1.2隔热纤维的制备

在众多的遗态材料中，生物结构在微孔陶瓷材料合成中的应用十分广泛。与合成材料比，棉花、木头和竹子等生物材料具有价格低，数量多，可再生的优势，通过长期的进化过程中的发展，展现出了多尺度结构和稳定性。植物纤维具有多孔，轻便的特点，以此为模板可制成陶瓷纤维。陶瓷纤维相对于传统方法制成的，具有结构精细，分布均匀的特点。隔热纤维的制备主要从模板的选择，浸渍液成分，制备工艺三方面进行研究。

1.2.1植物模板的选择

隔热纤维的生物模板选取范围很广，可以是棉花，柳絮，羽毛等天然具有隔热保温性能的材料。它们的共同特点是具有蓬松的结构，纤维之间有空隙，形成保暖层。由于空隙很小，可以减少热对流，因此可以起到保暖效果。本实验采取的材料是牛角瓜纤维。从整体看纵向光滑无转曲，梢端较细，顶端封闭，中段较粗，末端开口。从微观看牛角瓜纤维横截面呈圆形或椭圆形，牛角瓜具有中空结构（见图.1.2.1.a和图.1.2.b），有达80%-90%的中空度，能进一步减少热对流，起到更好的保温隔热效果。

图1.2.1.a牛角瓜纤维SEM图片（低倍）

图1.2.1.b牛角瓜纤维SEM图片（高倍）

根据对模板筛选的原则，我们需要筛选出具有中空结构，中空度大，密度低，纤维直径低等特点的天然纤维，牛角瓜纤维满足上述要求。我们又搜集了一些同样具有中空结构的材料如下图所示：

图1.2.1各种植物纤维SEM图片（c,d为法国梧桐，e,f为杨絮，g,h为香蒲绒）

1.2.2浸渍液的选取

起初日本学者用热固性树脂作为浸渍物对中密度纤维板浸渍从而进行木质陶瓷化，烧结后的木质纤维和树脂均发生转化，起到了强韧的效果，制成的木质陶瓷具有密度小、抗磨、耐热、通电的优良的性能特点[3].之后，日本研究人员采用了一种液化木材作为浸渍物，以充分利用木材中木焦油等组分达到环保的效果。美国的航空航天管利局的一家研究中心和爱伦堡大学则采用熔融无机硅作为浸渍体，用干燥木材或木屑作为原材料在高温条件下渗入熔融无机硅[4]。在我国，武汉工业大学的学者们采用TEOS作为陶瓷前驱体浸渍剂的主要成分[5]。浸渍液在后续的反应中生成遗态材料的基体，因此浸渍液浓度影响遗态材料的化学组成，进而影响其性能。根据所需要的性能来选取浸渍液。我国西安交通大学的薛涛采用有机的正硅酸乙酯作为浸渍液的前驱体，碱性条件下水解，获得含硅的胶体作为浸渍液，最终制备成抗燃抗水抗菌的超级陶瓷纸。

1.2.3制备工艺

为满足不同的的功能，则要选择不同种类的浸渍液，制备工艺也有所区别，制备工艺涉及物理反应和化学反应，目前常用到的工艺路线主要有三种：（1）将木质原料进行碎化，然后把碎化后的木质碎料压制成中密度纤维板，用浸渍酚醛树脂浸渍纤维板，干燥进行焙烧；（2）木材原料先进行干燥再在高温下热解渗硅可制备碳化硅复合陶瓷；（3）将木质原料浸泡在含硅和铝化合物的溶液中，然后再经硫化热处理制备得到木质陶瓷[6]。这几种工艺都可以改善遗态材料的性能特点以及模仿出合理的多孔多层次结构等。