【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及納米纖維氣凝膠領域，具體涉及一種基于koh誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法。
技術介紹
1、隨著航天技術進步和對深空探索的追求，航空航天器面臨極端超高溫和復雜應力的挑戰，對材料的耐溫、隔熱和機械性能提出了高要求。然而，常規隔熱材料在極高溫下容易損壞，而傳統耐高溫材料如陶瓷既脆又難加工，迫切需要開發新型高性能材料以滿足這些苛刻條件。而纖維氣凝膠的出現，為此提供了一種潛在的解決方案。但傳統纖維氣凝膠目前仍然面臨著高溫下力學性能差、脆性大、易粉化、力學性能差且工藝復雜成本高等挑戰。
2、方英石作為一種在極端高溫下形成的sio2晶體，展現出了出色的高溫穩定性。自然界火山噴發過程中溫度的急劇變化，以及火山灰中的特殊條件，是促進無定型sio2向結晶態(如方石英)轉變的關鍵因素。這一過程可能涉及兩個主要機制：一是火山灰中可能存在的礦物或化學物質作為晶核，促進晶體生長；二是快速淬火有助于鎖定晶體結構，防止其在冷卻過程中退化。這些自然界中的過程對于深入理解方石英的制備條件及sio2的晶化過程具有重要意義，在防火耐高溫材料和先進陶瓷等領域有潛在的應用價值。目前將方英石做成微納米纖維氣凝膠隔熱材料應用尚未見報道，值得開展深入的研究。
技術實現思路
1、為了解決現有技術中耐高溫隔熱氣凝膠存在的技術問題，本專利技術提出了基于koh誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法。本專利技術基于離心紡絲法制備微納米纖維氣凝膠前驅體，并在高溫下燒結成納米纖維氣凝膠，通過在原料中摻雜堿金屬離子誘導s
2、為了實現上述目的，本專利技術所采用的技術方案是：
3、本專利技術第一方面提供了一種基于koh誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法，包括以下步驟：
4、(1)將koh溶于水中，加入磷酸配成中性溶液，然后加入pvp，攪拌后，配成含pvp的溶液，然后再加入硅酸四乙酯和磷酸繼續攪拌，得到紡絲液；
5、(2)將所述紡絲液進行離心紡絲得到微納米纖維氣凝膠前驅體，然后將微納米纖維氣凝膠前驅體放入馬弗爐中進行高溫燒結后，得到所述方英石納米纖維氣凝膠。
6、含有堿金屬離子(k+)的物質作為摻雜劑，不僅影響pvp的溶解性，也通過影響teos的水解速率和縮合過程，調控最終sio2網絡的結構和形貌。
7、優選地，步驟(1)中，所述含pvp的溶液中的pvp含量為14-16wt％。
8、優選地，步驟(1)中，所述含pvp的溶液中的koh含量為1.5-2.5wt％。
9、優選地，步驟(1)中，所述紡絲液中硅酸四乙酯的含量為10-25wtwt％。
10、優選地，步驟(2)中，所述紡絲液進行離心紡絲時，采用氣流輔助離心紡絲裝置。
11、進一步優選地，所述氣流輔助離心紡絲裝置的結構包括從上自下設計的：風扇、電機、儲液罐、傳送帶。
12、離心紡絲法的高效率、低成本等特點讓其具有大規模、批量化生產的潛力。且微納米纖維氣凝膠材料由于其纖維之間的交聯網絡能夠提供更好的結構穩定性，使其保持低導熱性能的同時具有良好的機械性能，在一些需要同時兼顧隔熱和機械性能的應用中更具優勢。
13、本專利技術所述的氣流輔助離心紡絲裝置裝置主要結構包括風扇、電機、儲液罐以及用于收集的傳送帶。將針頭以及儲液罐安裝好以后，將準備好的聚合物溶液裝載到的噴頭或噴射器中即可啟動設備，使噴頭開始旋轉，儲液罐在電機的帶動下高速旋轉，溶液通過旋轉的噴頭噴出，隨后在離心力的作用下拉伸成細絲，同時溶劑蒸發，最終形成纖維，在裝置上方風扇的風力作用下，沉積到傳送帶上得到微納米纖維氣凝膠的前驅體。
14、進一步優選地，所述氣流輔助離心紡絲裝置選用27g的針頭，電機的轉速為4000-6000r/min。
15、優選地，步驟(2)中，所述高溫燒結的參數為：以4-6℃/min的升溫速率升到1000-1500℃，保溫0-6h后取出。
16、本專利技術第二方面提供了一種方英石納米纖維氣凝膠，由所述的基于koh誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法制備得到。
17、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
18、本專利技術基于離心紡絲法制備微納米纖維氣凝膠前驅體，并在高溫下燒結成納米纖維氣凝膠。通過在原料中摻雜鉀離子誘導sio2納米纖維形成晶體sio2纖維，最終得到耐高溫方英石納米纖維氣凝膠材料。高溫時鉀離子會流失并留下孔洞，增大其比表面積的同時，提升其耐溫性與機械性能，這種單一鉀離子誘導的方英石氣凝膠顯示出卓越的高溫穩定性，其耐溫性能顯著提升至1500℃，而且熱導率幾乎沒有波動，常溫下熱導率仍有0.0461w/(m·k)，即使加熱到800℃也僅為0.1064w/(m·k)。
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1.一種基于KOH誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于KOH誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述含PVP的溶液中的PVP含量為14-16wt％。
3.根據權利要求1所述的基于KOH誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述含PVP的溶液中的KOH含量為1.5-2.5wt％。
4.根據權利要求1所述的基于KOH誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述紡絲液中硅酸四乙酯的含量為10-25wt％。
5.根據權利要求1所述的基于KOH誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述紡絲液進行離心紡絲時，采用氣流輔助離心紡絲裝置。
6.根據權利要求5所述的基于KOH誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法，其特征在于，所述氣流輔助離心紡絲裝置的結構包括從上自下設計的：風扇、電機、儲液罐、傳送帶。
7.根據權利要求5所述的基于KOH誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法，其特征在
8.根據權利要求1所述的基于KOH誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述高溫燒結的參數為：以4-6℃/min的升溫速率升到1000-1500℃，保溫0-6h后取出。
9.一種方英石納米纖維氣凝膠，其特征在于，由權利要求1-8任一項所述的基于KOH誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法制備得到。
...【技術特征摘要】
1.一種基于koh誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于koh誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述含pvp的溶液中的pvp含量為14-16wt％。
3.根據權利要求1所述的基于koh誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述含pvp的溶液中的koh含量為1.5-2.5wt％。
4.根據權利要求1所述的基于koh誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述紡絲液中硅酸四乙酯的含量為10-25wt％。
5.根據權利要求1所述的基于koh誘導制備方英石納米纖維氣凝膠的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述紡絲液進行離心紡絲時，采用氣流輔助...
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