随着科学技术的进步和经济的迅速发展,人类对能源的需求越来越大,能源紧缺问题日益严重,同时也加剧了全球变暖的趋势。隔热作为节能减排的有效途径之一,在建筑、船舶、窑炉、管道、航空航天、热电池和防火服等领域具有广泛的应用。传统隔热材料虽然具有诸多良好的性能,但是与社会发展的需求有一定的差异。本文选用空心玻璃微球(HGM)为阻隔型填料,水性聚氨酯(WPU)为粘结剂,采用涂覆法,将其与玻璃纤维织物基体相结合,制备了轻质隔热复合材料。研究发现,随着空心玻璃微球添加量的增加,复合材料的体积密度逐渐降低,复合材料的导热系数逐渐减小,隔热保温效果逐渐提升。当HGM与WPU体积比为0.8,玻璃纤维织物在复合材料中的体积含量为35%,复合材料的体积密度为0.54 g/cm3,导热系数为0.1154 W/(m·K),较未添加空心玻璃微球的复合材料降低了 45.2%。在70℃的温度场下,厚度为2mm的此复合材料能够达到温差为17.74℃的隔热效果。为解决商业空心玻璃微球尺寸较大,抗压强度低等问题,本文采用水热法和溶胶凝胶法,以水热碳球为模板,正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,通过在碳球表面包覆了一层二氧化硅(SiO2),以及煅烧工艺去除碳模板后,成功制备了更小尺度的、尺寸均匀度更好的空心SiO2微球。而且,通过调节葡萄糖浓度和TEOS浓度,可以得到具有不同大小的空心SiO2微球,对空心SiO2微球的比表面积进行测定,其比表面积为13.27 m2/g。通过对其形貌的观察和孔径的分析,表明制备的空心SiO2微球的球型完整,闭孔率高,适合作为隔热填料,为了进一步优化复合材料的隔热性能创造条件。为进一步制备具有超低导热系数的隔热材料,本文以制备的空心SiO2微球为填料,聚丙烯腈(PAN)为基体,利用静电纺丝技术制备了空心SiO2微球/PAN复合纤维膜。此复合纤维膜具有优异的隔热性能和柔软性。当空心SiO2微球含量为15 wt%时,复合纤维膜的导热系数为0.01639 W/(m·K),较PAN纤维膜降低了 69.7%。在70℃的温度场下,厚度为0.5 mm的15 wt%空心SiO2 微球/PAN复合纤维膜能达到温差为15.7℃的保温效果,厚度为2 mm时,材料能达到温差为26.84℃的隔热效果,且该材料具有良好的柔软性。通过预氧化和疏水处理,可以提高复合纤维膜的疏水性,有利于稳定复合纤维膜优异的隔热性能。此外,将银纳米线与该复合纤维膜进行结合,可以提高复合材料的红外反射能力,有效减少了因热辐射引起的热损失。本文表明,空心微球可在一定程度上增强复合材料的隔热性能,制得的复合材料具有轻质、低导热系数等优点;再经与银纳米线复合,进一步提高了复合材料反射红外辐射的能力。最终,通过合理的结构设计,利用多孔结构及静止空气的低导热系数,制备具有质轻和低导热系数的柔性复合材料。