纤维复合气凝胶材料兼具气凝胶的低热导率和隔热瓦的高强度,可作为极端环境下的大面积热防护材料。但气凝胶热稳定性较差,对红外辐射透过率高,且与纤维界面粘附力较弱,导致材料隔热和力学性能降低。本文以耐高温的Al2O3-SiO2气凝胶为研究对象,通过SiO2表面沉积探究其高温稳定机制;利用不同形态ZrSiO4和TiO2包覆层对气凝胶增强纤维进行表面结构设计与功能化,探究不同表面结构对材料热稳定性、隔热性能、红外遮蔽性能及力学性能的影响与作用机制,为气凝胶复合材料在高温隔热领域的应用提供实验依据和理论支撑。以提高Al2O3-SiO2气凝胶热稳定性为目的,采用SiO2沉积在凝胶粒子表面和颈部,促进粒子长大和骨架粗化降低表面扩散驱动力;引入Si弥散分布于凝胶体系中形成更多的Si-O-Al键,抑制γ-Al2O3相变。热处理后仍保持较高的比表面积:800℃（496.6）、1100℃（245.5）、1200℃（124.2 m~2/g）。经计算莫来石相析出时的析晶活化能（1019.24 k J/mol）高于沉积前（975.95 k J/mol）,表明从无定形到晶态转变过程中克服更高的势垒。以提高红外遮蔽和力学性能为目的,在不影响石英纤维骨架结构的前提下,采用高折射率的ZrSiO4对纤维进行表面包覆形成高反射层,显著降低红外透过率（波长2.5～10μm,～0.1%）,抑制高温辐射热传导。与Al2O3-SiO2气凝胶复合后表现优异的隔热性能和耐温性（＞1200℃）。高致密ZrSiO4聚集在纤维节点处同时起到高温粘结剂的作用,受载过程中裂纹沿纤维扩展到结点处时通过偏转分散能量提高复合物力学性能,将形变10%时的抗压强度提升89%。分别在ZrO2、石英和莫来石纤维表面原位制备金红石型TiO2微球、纳米棒和纳米线包覆层,探索一条有效提高界面粘附力和红外遮蔽性的新方法。通过多形态TiO2的高表面粗糙度和丰富表面羟基提高与气凝胶的界面粘附力,增加纤维脱粘和拔出需要的能量,提升材料的压缩强度;通过截获入射的红外辐射能量形成次生波,向四周进行反射和散射,削弱入射光在原传播方向上的能量,有效阻挡红外辐射透过,降低辐射热导率。“纤维/TiO2/气凝胶”复合材料均表现优异的隔热性能（1100℃,0.071～0.089 W/m·K）、红外辐射屏蔽性能(消光系数＞150 cm-1,红外反射率＞85%)和抗压强度（10%应变,0.37 MPa）。涂层的厚度或粒径越大其红外遮蔽性越高,但固体含量增大会增加材料的固体热导率,TiO2纳米棒层的设计可在维持气凝胶复合材料密度不变的同时显著提高材料的综合性能。解决了红外遮蔽剂分散不均匀问题,并可实现大尺寸制备和生产。