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超级隔热材料是指在特定的使用条件下，导热系数小于空气在无对流时的导热系数的材料。SiO2气凝胶是目前研究较多的超级隔热材料之一，通常是指以纳米微粒相互聚集构成的多孔网络结构，并在网络孔隙中充满气态介质的超轻纳米非晶态固体材料。SiO2气凝胶是目前质量最轻、隔热性能最好的固态材料，常温下热导率可低至0.0130W/（m·K），比表面积高达l000m2/g，孔隙率高达99%，密度可低至0.003g/cm3，是一种具有广阔应用前景的新型纳米材料。但SiO2气凝胶的高孔隙率和多孔网络结构使其强度低、韧性差，难以作为单独的块体材料用于实际的保温隔热工程；且SiO2气凝胶对波长为3-8μm的近红外具有较强的透过性，使其在高温下遮挡红外辐射能力很差。本文采用正硅酸乙酯为硅源，以碳纳米管、玻璃纤维、水洗棉为增强增韧相，通过溶胶-凝胶法和常压干燥制备出一系列的SiO2气凝胶隔热复合材料。采用扫描电镜、全自动比表面及微孔物理吸附分析仪表征材料的形貌和微观结构，采用红外光谱仪表征材料的折光性能，采用热常数分析仪和电子万能试验机分别测量材料的导热系数和抗压抗折强度。研究SiO2气凝胶及其复合材料隔热机理，采用等效热阻法，首次建立有序纤维增强SiO2气凝胶在热流沿不同方向上的传热模型，考察复合材料有效热导率随纤维层数、纤维间距、体积分数、温度等的变化关系。研究表明当复合材料中碳纳米管含量为0.2wt%时，其热导率比纯SiO2气凝胶还要低，为0.0206W/（m·K），而且碳纳米管的加入使得气凝胶的抗压强度从0.081MPa（10%形变）、0.71MPa（50%形变）增加到0.22MPa（10%形变）、1.26MPa（50%形变）。以玻璃纤维和水洗棉为增强增韧相，制得整块状且结构完整的复合材料。纤维的加入可有效抵制热环境变化对SiO2气凝胶的破坏，扩充了气凝胶材料使用范围。对于水洗棉增强碳纳米管掺杂SiO2气凝胶复合材料，由于碳纳米管的遮光性能使其在400℃热处理后的导热系数仅为0.0246W/（m·K），并且水洗棉的加入很大程度上提高了材料的韧性，为SiO2气凝胶的实际工程应用提供了材料基础。通过理论模型计算出纤维单方向排列时，复合材料在热流平行于纤维排列方向、横向垂直纤维排列方向、纵向垂直纤维排列方向上的有效热导率分别为0.0541W/（m·K）、0.0372W/（m·K）、0.0221W/（m·K），与实测数据的相对误差分别为3.6%、3.0%、10.0%，表明有序纤维增强SiO2气凝胶传热模型能较准确地计算SiO2气凝胶复合材料在三个方向上有效热导率。