CN101799099B - 一种纳米多层复合隔热材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种纳米多层复合隔热材料及其制备方法，该纳米多层复合隔热材料由红外反射屏和间隔物交替层叠组成，红外反射屏和间隔物合计层数n与纳米多层复合隔热材料总厚度之比为0.5~4，所述红外反射屏为金属箔或金属镀箔，所述间隔物为耐高温纳米多孔气凝胶隔热复合材料，所述红外反射屏和间隔物组合方式是用耐高温粘接剂粘接或者用耐高温缝纫线穿刺连接。本发明还包括所述纳米多层复合隔热材料制备方法。本发明之纳米多层复合隔热材料密度低，力学性能好，高温隔热性能好，作为真空绝热板芯材使用时，降低了VIP板对真空度的要求，无需放置吸气剂，可满足航空、航天和民用领域对材料苛刻的高效隔热保温使用需求；本发明方法可制成大尺寸复杂形状隔热材料构件。

Description

一种纳米多层复合隔热材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种多层复合隔热材料及其制备方法，尤其是涉及一种可在高温或低温环境下隔热保温用纳米多层复合隔热材料及其制备方法。

背景技术

近年来，全球能源危机使社会对隔热保温材料提出了新的迫切需求。

真空绝热板（Vacuum Insulation Panel，简称VIP）是一种新型低温用保温材料。VIP主要由芯部隔热材料（Insulating material）、气体吸附材料（Getter）和隔气薄膜（Barrier）三部分组成。由于它有效地避免了空气热传导，导热系数大幅度降低，小于0.004W/m·K，仅为目前最常用保温材料—聚氨酯硬质泡沫塑料的1/4～1/6，已在冰藏冷冻、航空航天等领域上获得应用。

典型的真空绝热材料需要维持较高的真空度（10^-7~10^-5KPa）才能有较好的隔热性能。而真空绝热板在长期使用过程中，芯材会慢慢放出少量气体，外部气体通过隔气薄膜微小孔隙也会缓慢进入真空绝热板内部，导致其内部真空度下降，隔热效果降低。为了维持高真空度，需要采取相应技术措施，使得制造成本较高，且需加入吸收剂以吸收水蒸汽、H₂等（参见CN200420053407.2、CN200610002274.X、CN200610058036.0、CN200710140346.1）。

在高温隔热领域，工业、家电、建筑、消防等领域，对耐高温隔热材料也提出了迫切需求。目前所使用的隔热材料，按材质的不同，可以分为有机隔热材料和无机隔热材料。有机隔热材料主要应用在温度较低的隔热场合（短时间），主要包括酚醛泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料等，这些材料不能用于高温隔热；无机隔热材料可用于温度较高的隔热场合，主要包括泡沫陶瓷、陶瓷纤维毡、陶瓷纤维纸等。但大部分的无机隔热材料，在高温应用环境，其导热率相对于室温环境大幅度增加，例如，英国摩根热陶瓷公司生产的耐火纤维棉（密度为0.096g/cm³），200℃的导热系数为0.062W/m·K，800℃的导热系数为0.278W/m·K（张耀明, 李巨白, 姜肇中，《玻璃纤维与矿物棉全书》，化学工业出版社, 2001）。因此，在高端家电、工业设备、石油管道等民用领域和航空、航天等军事领域，用户仍在急切寻求高温下仍能保持低导热系数的隔热材料。

纳米多孔SiO₂气凝胶材料被认为是最轻的固体材料，具有超低的导热系数（真空状态导热系数0.0013W/m·K，室温导热系数为0.013W/m·K）。然而，纯SiO₂气凝胶对于波段为3~8μm的红外线是透过的，致使纯SiO₂气凝胶在随温度增加至高温段时，热导率增加较快，限制了其作为隔热材料在高温隔热保温领域中的应用[Fricke J, Schwab H, Heinemann U. Vacuum insulation panels-exciting thermal properties and most challenging applications [J]. J. Thermophys., 2006, 27(4): 1123-1139]。为此，国内外的研究学者对如何提高纳米多孔氧化硅气凝胶材料的高温隔热性能开展了大量研究。

方法之一是在气凝胶材料中引入添加红外遮光剂（TiO₂、Fe₃O₄、B₄C、碳黑、短纤维）来改善材料的高温隔热性能。然而，由于工艺原因，气凝胶中的红外遮光剂很难分散均匀，并且机械强度有待提高（参见中国专利97106652.3号《改性纳米保温材料及其生产工艺》）。Lee等人采用化学气相沉积法在SiO₂气凝胶表面和骨架中沉积6wt%碳，常温下热导率由原来的0.0163W/m·K降低到0.0146W/m·K。美国专利US6068882通过在纤维上涂层分子碳，提高了纤维增强气凝胶的红外遮光性能，不过，在碳黑（碳）有氧环境中高于300℃时容易被氧化，因此，仅适合在中低温领域中使用（Lee D, Stevens P C, Zeng S Q, et al. Thermal characterization of carbon-opacified silica aerogels. J. Non-Cryst. Solids, 1995, 186: 285-290；Zeng S Q, Hunt A, Greif R. Theoretical modeling of carbon content to minimize heat transfer in silica aerogel. J. Non-Cryst. Solids, 1995, 186: 271-277）。

本申请人在2005年申请的专利CN1749214A公开了一种气凝胶绝热复合材料及其制备方法，通过钛溶胶的形式在SiO₂气凝胶中引入TiO₂红外遮光剂，研制的SiO₂/TiO₂气凝胶绝热复合材料热导率为0.031W/m·K（600℃）。此外，本申请人在2007年申请的专利CN101041770A中公开了一种无机陶瓷纤维增强氧化铝气凝胶隔热复合材料及其制备方法，该材料在1000℃热导率0.063W/m·K，以上两种材料制备时通过不同的方式引入TiO₂作为红外遮光剂，制备的材料具有较好的抑制高温辐射传热能力和高温隔热效果，但它们的高温隔热性能、力学性能仍有改进空间。

目前，提高氧化硅气凝胶高温隔热效果的另外一种方法是，将在多层红外反射屏与气凝胶粉体（或气凝胶与胶粘剂混合物）复合制备得到多层反射屏隔热复合材料，提高材料的高温隔热性能。如美国专利US 6468205采用至少一层气凝胶颗粒层和至少另外一层间隔物组成，所制备的多层材料具有较低的导热系数（0.015~0.1W/m·K），气凝胶颗粒层为气凝胶颗粒层与粘接剂混合成型。EP A 0,468,124, EP A 0,114,687和DE A 3,347, 619将气凝胶填充至“真空板”系统中，US 6485805采用镀金属膜的纤维布（反射屏）与气凝胶交替组合成多层隔热复合材料，气凝胶的运用降低了普通真空绝热板对真空度的要求，同时由于低发射率的涂层纤维布（反射屏）可阻挡80%以上的红外辐射能量，隔热效果明显。但由于气凝胶粉体强度不足，必须包覆使用，实用性欠佳。中国实用新型专利CN200420053407.2、CN200410022341.5公开的方案，采用三明治结构，包括外壳和设置在真空中的绝热芯材，采用氧化硅气凝胶或气凝胶与玻璃纤维的混合物作为芯材，材料真空成型后硬度大，不易破碎。但由于上述材料均采用气凝胶颗粒，必须整体包覆使用，且难以对其进行加工，异形制品成型比较困难，所制备的多层反射屏隔热材料难以用于要求复杂形状的场合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种新型纳米多层复合隔热材料及其制备方法，该复合隔热材料可任意成型复杂形状制品，有效抑制高温辐射传热，高温隔热性能好，机械强度高，作为VIP芯材使用时，具有对真空度要求低、无需加入吸气剂等优点。

本发明的技术方案是：

本发明之纳米多层复合隔热材料由红外反射屏和间隔物交替层叠组成，所述红外反射屏为金属箔或金属镀箔，所述间隔物为耐高温纳米多孔气凝胶隔热复合材料，所述红外反射屏和间隔物组合方式可以是用耐高温粘接剂粘接或者用耐高温缝纫线穿刺连接。

所述金属箔可以是金箔、银箔、不锈钢箔、钛箔等，优选金箔。

所述金属镀箔可以是在玻璃纤维布、无纺布或聚酰亚胺薄膜、碳布等表面镀金属（如铜、不锈钢、铝、金、银等）薄层的箔，优选玻璃纤维布镀铝箔。

所述耐高温纳米多孔气凝胶隔热复合材料的厚度一般为0.3~2mm（优选0.7-0.8mm）。

所述红外反射屏和间隔物合计层数n与纳米多层复合隔热材料总厚度之比为0.5-4（优选2-3）。

所述耐高温缝纫线穿刺的针脚间距宜为5~20mm（优选10-15mm），行间距宜为10~50mm（优选25-35mm）。

所述耐高温纳米多孔气凝胶隔热复合材料由无机陶瓷纤维毡和气凝胶组成，其中无机陶瓷纤维毡可选用高硅氧陶瓷纤维毡、高硅氧陶瓷微纤维毡、硅酸铝陶瓷纤维毡或莫来石陶瓷纤维毡等，可根据不同使用温度选择；气凝胶可以是纳米多孔氧化硅气凝胶或者氧化铝气凝胶。

所述耐高温缝纫线可以采用石英纤维线、高硅氧纤维线、碳化硅纤维线或碳纤维线，优选使用石英纤维线。

所述耐高温粘接剂可以选用无机磷酸盐胶粘剂、有机硅胶粘剂或硅橡胶胶粘剂等。

本发明之纳米多层复合隔热材料，可采用下述两种方法中的一种进行制备：

方法一：

(1)多层陶瓷纤维预制件制备：

将无机陶瓷纤维毡铺排成0.3~2mm厚度的平板形或异型单层陶瓷纤维预制件，再将单层陶瓷纤维预制件和红外反射屏（即金属箔或金属镀箔）交替层叠，然后使用耐高温缝纫线手工或用缝纫机进行穿刺，或用耐高温粘接剂进行粘接，制成多层陶瓷纤维预制件；

(2)溶胶配制：

1)氧化硅溶胶配制：以正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷和去离子水为原料，加入乙醇溶剂，再加入盐酸和氨水配制，各组分的摩尔比为：正硅酸乙酯∶甲基三甲氧基硅烷∶乙醇∶去离子水∶盐酸∶氨水=1∶0.15-0.9∶4-35∶3-7∶0.0004-0.006∶0.001-0.025；配制步骤为：首先，将正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷和乙醇混合搅拌15~30min，然后将去离子水总量的1/4和盐酸滴加进去搅拌20~50min，待正硅酸乙酯充分水解后，将剩余去离子水与氨水滴入，搅拌，得到氧化硅溶胶；

2)氧化铝溶胶配制：以铝盐为先驱体，加入醇溶剂、去离子水和螯合剂，铝盐、醇溶剂、去离子水和螯合剂的摩尔比为1∶7-36∶0.2-8∶0-1.2，所述铝盐可为异丙醇铝、仲丁醇铝或硝酸铝，所述醇溶剂可为乙醇、异丙醇或正丁醇等，所述螯合剂可为乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯等；通过回流装置将混合液升温至60℃-95℃，恒温搅拌45~90min，形成澄清透明溶胶，再将溶胶冷却至室温后，加入甲醇、去离子水和催化剂的混合液，得到氧化铝溶胶，所述甲醇、去离子水和催化剂与仲丁醇铝或异丙醇铝或硝酸铝的摩尔比为3-12∶0.2-0.6∶0.4-1.2∶1；所述催化剂可为醋酸、甲酸或草酸；

(3) 浸渗、老化：将氧化硅或氧化铝溶胶通过溶胶浸渗工艺浸入多层陶瓷纤维预制件中，溶胶浸渗工艺有两种：一是依靠重力将溶胶渗入多层陶瓷纤维预制件；二是采用抽真空浸渗；首选第二种浸渗方法，得到含有溶胶的多层陶瓷纤维预制件，静置1~6天老化，多层陶瓷纤维预制件中的溶胶变为凝胶；

（4）干燥：将多层陶瓷纤维预制件与凝胶复合体通过超临界流体干燥方法或常压干燥方法干燥，即获得纳米多层复合隔热材料；超临界流体干燥方法是指：采用有机溶剂为干燥介质，将含有凝胶的多层陶瓷纤维预制件放入反应釜中，预充1-4MPa的氮气，再以0.5-3℃/分钟的速度加热到190-400℃，保温1-5小时，然后以1-5MPa/小时的速度缓慢释放压力至常压，自然冷却至室温，即成；有机溶剂可以是乙醇、甲醇、异丙醇或丙酮等；常压干燥方法是指：在常压下，将含有凝胶的多层陶瓷纤维预制件放入干燥设备（如烘箱）中，以0.5-4℃/分钟速度加热到40-250℃，保温10-36小时，自然冷却，即成。

方法二

（1）单层陶瓷纤维预制件制备：将无机陶瓷纤维毡铺排成0.3~2mm厚度的平板或异型单层陶瓷纤维预制件；

（2）溶胶配制：同方法一步骤（2）；

（3）浸渗、老化：将配制好的氧化硅溶胶或氧化铝溶胶通过浸渗工艺均匀分散到单层陶瓷纤维预制件中，放置1~6天老化后，单层陶瓷纤维预制件中的溶胶变为凝胶；

（4）干燥：将步骤（3）得到的单层陶瓷纤维预制件与凝胶复合体进行干燥，干燥方法同方法一步骤（4），干燥后即得单层纳米多孔气凝胶复合材料；

（5）将金属箔或金属镀箔与步骤（4）得到的单层纳米多孔气凝胶复合材料交替层叠，再用耐高温缝纫线穿刺连接为一体，或各层材料之间用耐高温粘接剂粘接为一体，即得纳米多层复合隔热材料。

本发明有益效果：（1）本发明之纳米多层复合隔热材料，由于间隔物的机械强度可以达到2.2MPa以上，可以确保制备的纳米多层复合隔热材料具有很好的使用性能，扩大了多层隔热材料的应用范围；（2）本发明之纳米多层复合隔热材料中的红外反射屏，可以阻挡大部分的红外辐射，显著抑制材料的高温辐射传热；红外反射屏对材料中的空气流动形成抑制作用，降低了对流传热；使用低导热系数、纤细纳米孔径和低密度的纳米多孔气凝胶隔热复合材料作为间隔物，进一步降低了气体热传导、固体热传导，所制备的材料具有低密度、高温下仍具有高效隔热性能的特点；（3）本发明之纳米多孔气凝胶复合材料作为VIP板芯材使用时，可以降低VIP板对真空度的要求，无需放置吸气剂；（4）本发明方法，使用耐高温粘接剂粘接或用耐高温缝纫线穿刺连接的方法将纳米多孔气凝胶复合材料和红外反射屏结合为一体，可以确保材料在使用过程中的稳定性，不会发生开裂现象，层间强度高；（5）本发明方法可以制成大尺寸复杂异型隔热材料制品。

总之，本发明之纳米多层复合隔热材料密度低，力学性能好，高温隔热性能好，作为真空绝热板芯材使用时，降低了VIP板对真空度的要求，无需放置吸气剂，可满足航空、航天和民用领域对材料苛刻的高效隔热保温使用需求；本发明方法可制成大尺寸复杂形状隔热材料构件。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例之纳米多层复合隔热材料由作为红外反射屏的玻璃纤维布镀铝箔20层和作为间隔物的耐高温纳米多孔气凝胶隔热复合材料19层交替层叠组成，所述耐高温纳米多孔气凝胶隔热复合材料由0.75mm厚的单层平板形高硅氧陶瓷纤维毡和纳米多孔氧化硅气凝胶组成；以高硅氧陶瓷缝纫线穿刺缝纫连接为一体，针脚间距10mm，行间距为25 mm。

制备：（1）将高硅氧陶瓷纤维毡铺排成0.75mm厚度的单层平板形纤维预制件（20层），和玻璃纤维布镀铝箔（19层）交替层叠放置，以高硅氧陶瓷缝纫线穿刺缝纫，制得多层陶瓷纤维预制件；（2）将正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、无水乙醇、去离子水、盐酸、氨水按摩尔配比1∶0.6∶10∶7∶0.002∶0.004配制成氧化硅溶胶，配制步骤为：首先，将正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷和乙醇混合搅拌20min，然后将去离子水总量的1/4和盐酸滴加进去搅拌30min，待正硅酸乙酯充分水解后，将剩余去离子水与氨水滴入搅拌；（3）采用抽真空浸渗工艺将氧化硅溶胶浸入多层陶瓷纤维预制件中，于室温下老化3天，使氧化硅溶胶成为凝胶；（4）将含有凝胶的多层陶瓷纤维预制件放入高压釜中，预充N₂至2.5MPa，以1.5℃/min的速度加热至280℃，恒温1小时后，保持温度不变，以2.5MPa/小时的速度缓慢释放压力，至常压后以N₂冲扫高压釜20分钟，关闭电源，使其自然冷却，即制得纳米多层复合隔热复合材料。

本实施例之纳米多层复合隔热复合材料，密度为0.40g/cm³，材料的抗弯强度为2.5MPa，使用PBD-12-4Y型平板导热仪测得材料600℃导热系数0.023W/m·K。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于，干燥时，将含有凝胶的多层陶瓷纤维预制件放入烘箱中，以2℃/分钟速度加热到200℃，保温30小时，自然冷却，余同实施例1。

本实施例制得之纳米多层复合隔热复合材料，密度约为0.42g/cm³，材料的抗弯强度为2.3MPa，使用PBD-12-4Y型平板导热仪测得材料600℃导热系数0.026W/m·K。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，溶胶为氧化铝溶胶，陶瓷纤维毡为莫来石纤维毡；氧化铝溶胶制备：将异丙醇铝、乙醇、去离子水和乙酰丙酮按照摩尔比为1∶20∶6∶0.4的比例混合，通过回流装置将混合液升温至75℃，恒温搅拌60min，形成溶胶，再将溶胶冷却至室温后，加入甲醇、去离子水和催化剂的混合液，得到氧化铝溶胶，甲醇、去离子水、催化剂、异丙醇铝的摩尔比为4∶0.5∶0.8∶0.6；余同实施例1。

本实施例之纳米多层复合隔热复合材，密度约为0.35g/cm³，材料的抗弯强度为1.2MPa，使用PBD-12-4Y型平板导热仪测得材料1000℃导热系数0.055W/m·K。

实施例4

将高硅氧陶瓷纤维毡按照实施例1中的溶胶配制、单层陶瓷纤维预制件与溶胶混合（控制单层陶瓷纤维预制件厚度0.75mm）、超临界干燥等工艺，制备出单层纳米多孔二氧化硅气凝胶隔热复合材料（间隔物），将该材料（20层）与玻璃纤维布镀铝箔（19层）交替层叠成20mm厚，并利用高硅氧纤维缝纫线穿刺，得到纳米多层复合隔热材料。

所得纳米多层复合隔热材料密度为0.41g/cm³，抗弯强度为2.0MPa，使用PBD-12-4Y型平板导热仪测得材料600℃导热系数0.025W/m·K。

实施例5

将高硅氧陶瓷纤维毡按照实施例1中的溶胶配制、单层陶瓷纤维预制件与溶胶混合（控制单层陶瓷纤维预制件厚度0.75mm）、超临界干燥等工艺，制备出单层纳米多孔二氧化硅气凝胶隔热复合材料（间隔物），将该材料（20层）与镀铝箔的玻璃纤维布（19层）通过无机磷酸盐胶粘剂粘接起来，即得到最终厚度20mm的纳米多层复合隔热材料。材料密度为0.39g/cm³，抗弯强度为2.2MPa，使用PBD-12-4Y型平板导热仪测得材料600℃导热系数0.027W/m·K。

将实施例1中的干燥条件改为常压干燥，制备出的纳米多层复合隔热材料，抗弯强度提高，热导率有所提高。

若实施例1中的玻璃纤维布镀铝箔改为9层，耐高温纳米多孔气凝胶隔热复合材料层数改为10层，制备出的纳米多层复合隔热材料密度为0.33g/cm³，材料的抗弯强度为2.2MPa，使用PBD-12-4Y型平板导热仪测得材料600℃导热系数0.026W/m·K。

若实施例1中的玻璃纤维布镀铝箔改为36层，耐高温纳米多孔气凝胶隔热复合材料层数改为为37层，制备出的纳米多层复合隔热材料密度为0.45g/cm³，材料的抗弯强度为2.4MPa，使用PBD-12-4Y型平板导热仪测得材料600℃导热系数0.028W/m·K。

若实施例1或实施例3中的溶胶浸渍条件为依靠重力将溶胶渗入纤维毡或纤维预制件，制备出的纳米多层复合隔热材料性能基本不变。

若实施例1中的红外反射屏由玻璃纤维布镀铝箔改为金箔、银箔、不锈钢箔、钛箔，聚酰亚胺薄膜、碳布等表面镀金属铜、铝、金、银薄层的箔，其他工艺不变，所制备出的纳米多层复合隔热材料性能如下表所示。

表1 不同种类反射屏作为红外反射屏制备出的纳米多层隔热复合材料性能

依据本发明制备出的纳米多层复合隔热材料，作为真空绝热板使用时，降低了VIP板对真空度的要求，无需放置吸气剂，适用于低温高效保温领域；材料具有低密度、高强度，特别是在高温下仍具有较低热导率的特点，非常适用于对力学和高温隔热有特殊要求的高温隔热领域使用。

Claims (8)

1.一种纳米多层复合隔热材料，其特征在于，由红外反射屏和间隔物交替层叠组成，所述红外反射屏为金属箔或金属镀箔，所述间隔物为耐高温纳米多孔气凝胶隔热复合材料，所述红外反射屏和间隔物组合方式是用耐高温粘接剂粘接或者用耐高温缝纫线穿刺连接；  

所述耐高温纳米多孔气凝胶隔热复合材料的厚度为0.3~2mm；

所述红外反射屏和间隔物合计层数n与纳米多层复合隔热材料总厚度之比为0.5-4。

2.如权利要求1所述的纳米多层复合隔热材料，其特征在于，所述金属箔为金箔、银箔或不锈钢箔。

3.如权利要求1所述的纳米多层复合隔热材料，其特征在于，所述金属镀箔为在玻璃纤维布、无纺布、聚酰亚胺薄膜或碳布表面镀金属铜、不锈钢、铝、金或银薄层的箔。

4.如权利要求1-3之一所述的纳米多层复合隔热材料，其特征在于，所述耐高温缝纫线穿刺的针脚间距为5~20mm，行间距为10~50mm。

5.如权利要求4所述的纳米多层复合隔热材料，其特征在于，所述耐高温缝纫线穿刺的针脚间距为10~15mm，行间距为25~35mm。

6.如权利要求1-3之一所述的纳米多层复合隔热材料，其特征在于，所述耐高温纳米多孔气凝胶隔热复合材料由无机陶瓷纤维毡和气凝胶组成，其中无机陶瓷纤维毡为高硅氧陶瓷纤维毡、硅酸铝陶瓷纤维毡或莫来石陶瓷纤维毡；气凝胶为纳米多孔氧化硅气凝胶或者氧化铝气凝胶。

7.一种如权利要求1-6之一所述纳米多层复合隔热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

 (1)多层陶瓷纤维预制件制备：

将无机陶瓷纤维毡铺排成0.3~2mm厚度的平板形或异型单层陶瓷纤维预制件，再将单层陶瓷纤维预制件和红外反射屏交替层叠，然后使用耐高温缝纫线手工或用缝纫机进行穿刺，制成多层陶瓷纤维预制件；

(2)溶胶配制： 

1)氧化硅溶胶配制：以正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷和去离子水为原料，加入乙醇溶剂，再加入盐酸和氨水配制，各组分的摩尔比为：正硅酸乙酯∶甲基三甲氧基硅烷∶乙醇∶去离子水∶盐酸∶氨水=1∶0.15-0.9∶4-35∶3-7∶0.0004-0.006∶0.001-0.025；配制步骤为：首先，将正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷和乙醇混合搅拌15~30min，然后将去离子水总量的1/4和盐酸滴加进去搅拌20~50min，待正硅酸乙酯充分水解后，将剩余去离子水与氨水滴入，搅拌，得到氧化硅溶胶；

2)氧化铝溶胶配制：以铝盐为先驱体，加入醇溶剂、去离子水和螯合剂，铝盐、醇溶剂、去离子水和螯合剂的摩尔比为1∶7-36∶0.2-8∶0-1.2，所述铝盐为异丙醇铝、仲丁醇铝或硝酸铝，所述醇溶剂为乙醇、异丙醇或正丁醇，所述螯合剂为乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯；通过回流装置将混合液升温至60℃-95℃，恒温搅拌45~90min，形成澄清透明溶胶，再将溶胶冷却至室温后，加入甲醇、去离子水和催化剂的混合液，得到氧化铝溶胶，所述甲醇、去离子水和催化剂与仲丁醇铝或异丙醇铝或硝酸铝的摩尔比为3-12∶0.2-0.6∶0.4-1.2∶1；所述催化剂为醋酸、甲酸或草酸；

(3) 浸渗、老化：将氧化硅溶胶或氧化铝溶胶通过溶胶浸渗工艺浸入多层陶瓷纤维预制件中，溶胶浸渗工艺采用下述两种方法之一：一是依靠重力将溶胶渗入多层陶瓷纤维预制件；二是采用抽真空浸渗；得到含有溶胶的多层陶瓷纤维预制件，静置1~6天老化，多层陶瓷纤维预制件中的溶胶变为凝胶；

（4）干燥：将多层陶瓷纤维预制件与凝胶的复合体通过超临界流体干燥方法或常压干燥方法干燥，即获得纳米多层复合隔热材料；超临界流体干燥方法是指：采用有机溶剂为干燥介质，将含有凝胶的多层陶瓷纤维预制件放入反应釜中，预充1-4MPa的氮气，再以0.5-3℃/分钟的速度加热到190-400℃，保温1-5小时，然后以1-5MPa/小时的速度缓慢释放压力至常压，自然冷却至室温，即成；有机溶剂是乙醇、甲醇、异丙醇或丙酮；常压干燥方法是指：在常压下，将含有凝胶的多层陶瓷纤维预制件放入干燥设备中，以0.5-4℃/分钟速度加热到40-250℃，保温10-36小时，自然冷却,即成。

8.一种如权利要求1-6之一所述纳米多层复合隔热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）单层陶瓷纤维预制件制备：将无机陶瓷纤维毡铺排成0.3~2mm厚度的平板或异型单层陶瓷纤维预制件；

（2）溶胶配制：

1)氧化硅溶胶配制：以正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷和去离子水为原料，加入乙醇溶剂，再加入盐酸和氨水配制，各组分的摩尔比为：正硅酸乙酯∶甲基三甲氧基硅烷∶乙醇∶去离子水∶盐酸∶氨水=1∶0.15-0.9∶4-35∶3-7∶0.0004-0.006∶0.001-0.025；配制步骤为：首先，将正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷和乙醇混合搅拌15~30min，然后将去离子水总量的1/4和盐酸滴加进去搅拌20~50min，待正硅酸乙酯充分水解后，将剩余去离子水与氨水滴入，搅拌，得到氧化硅溶胶；

2)氧化铝溶胶配制：以铝盐为先驱体，加入醇溶剂、去离子水和螯合剂，铝盐、醇溶剂、去离子水和螯合剂的摩尔比为1∶7-36∶0.2-8∶0-1.2，所述铝盐为异丙醇铝、仲丁醇铝或硝酸铝，所述醇溶剂为乙醇、异丙醇或正丁醇，所述螯合剂为乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯；通过回流装置将混合液升温至60℃-95℃，恒温搅拌45~90min，形成澄清透明溶胶，再将溶胶冷却至室温后，加入甲醇、去离子水和催化剂的混合液，得到氧化铝溶胶，所述甲醇、去离子水和催化剂与仲丁醇铝或异丙醇铝或硝酸铝的摩尔比为3-12∶0.2-0.6∶0.4-1.2∶1；所述催化剂为醋酸、甲酸或草酸；

（3）浸渗、老化：将配制好的氧化硅溶胶或氧化铝溶胶通过浸渗工艺均匀分散到单层陶瓷纤维预制件中，放置1~6天老化后，单层陶瓷纤维预制件中的溶胶变为凝胶；

（4）干燥：将步骤（3）得到的单层陶瓷纤维预制件与凝胶的复合体通过超临界流体干燥方法或常压干燥方法干燥，干燥后即得单层纳米多孔气凝胶复合材料；

（5）将红外反射屏金属箔或金属镀箔与步骤（4）得到的单层纳米多孔气凝胶复合材料交替层叠，再用耐高温缝纫线穿刺连接为一体，或各层材料之间用耐高温粘接剂粘接为一体，即得纳米多层复合隔热材料。