20世紀80年代初,纖維質(zhì)隔熱材料憑借其優(yōu)異的防火和保溫性能,被廣泛的應(yīng)用在建筑保溫中,隨著高性能纖維的開發(fā),纖維質(zhì)隔熱材料,尤其是薄型制品,具有質(zhì)輕、高熱熔、低熱導(dǎo)率等優(yōu)點,逐漸被應(yīng)用在軍工及航空及航天領(lǐng)域的熱防護工程中。纖維質(zhì)隔熱材料很重要的一個性能就是其良好的隔熱性能,多孔質(zhì)隔熱材料之所以具有皮好的隔熱性能與較低的導(dǎo)熱系數(shù),原因就在于材料中包含有大量的氣體,據(jù)研究,纖維質(zhì)隔熱材料中,90%以上為空氣,而氣體的導(dǎo)熱系數(shù)遠小于固體的,表1列出的是常見的幾種氣體的導(dǎo)熱系數(shù)。

衡量隔熱材料的隔熱性能的一個重要指標,就是材料的導(dǎo)熱系數(shù),它取決于隔熱材料的組織結(jié)構(gòu)、氣孔率和組成隔熱材料固、氣相材料本身的性質(zhì)。隔熱纖維材料主要由固體纖維基質(zhì)和空隙中的氣體組成,且固體基質(zhì)和氣孔兩者均為連續(xù)相。傳熱的基本方式主要有傳導(dǎo)、對流和輻射,對于纖維質(zhì)隔熱材料,其導(dǎo)熱過程是由固相纖維間的傳熱、纖維和氣體間的傳熱、空隙中氣體間的對流、以及氣體泡間的輻射等四部分組成。材料的隔熱機理可用導(dǎo)熱微觀理論加以解釋。根據(jù)導(dǎo)熱的微觀理論,多孔隔熱材料的有效導(dǎo)熱系數(shù)λe,由下面所述導(dǎo)熱因子組成:

由導(dǎo)熱的聲子模型和動力學理論,上述導(dǎo)熱因子可分別表示為

由上式可以看出,輻射對有效導(dǎo)熱系數(shù)的貢獻與材料使用的熱力學溫度的三次方成正比,所以當材料在高溫下使用時,輻射是影響導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素;而在常溫使用時,固體基質(zhì)的熱傳導(dǎo)和空隙中氣體的對流則成為主要因素,輻射則轉(zhuǎn)化為次要因素。















