摘要
二氧化硅气凝胶作为一种具有纳米多孔结构的轻质材料,以其极低的导热系数在隔热领域展现出巨大潜力。
模拟计算作为一种高效的研究手段,为探究二氧化硅气凝胶导热机理、预测其导热系数以及优化制备工艺提供了有力工具。
本文综述了二氧化硅气凝胶导热率模拟计算的研究进展,首先介绍了气凝胶和导热率的基本概念,然后重点阐述了分子动力学模拟、蒙特卡洛方法和有限元分析等模拟方法在二氧化硅气凝胶导热率研究中的应用,并对不同方法的优缺点进行了比较分析。
此外,本文还总结了近年来国内外学者在二氧化硅气凝胶导热机理方面取得的重要成果,并展望了该领域未来的发展方向。
关键词:二氧化硅气凝胶;导热率;模拟计算;分子动力学;有限元分析
二氧化硅气凝胶是一种由纳米级二氧化硅颗粒相互连接,形成三维网络结构的多孔材料,其孔隙率高达80%~99.8%,孔径通常在2~50nm之间[1]。
这种独特的纳米多孔结构赋予了二氧化硅气凝胶许多优异的性能,例如低密度、高比表面积、低介电常数、低声速和极低的导热系数[2]。
其中,极低的导热系数使得二氧化硅气凝胶在隔热领域具有巨大的应用潜力,例如建筑节能、工业保温、航空航天等[3]。
导热系数是衡量材料传导热量能力的重要参数,其定义为单位温度梯度下单位时间内通过单位面积的热量[4]。
二氧化硅气凝胶的导热系数与其微观结构、孔隙率、温度等因素密切相关。
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