CN109320193A - 莫来石纤维/莫来石晶须/二氧化硅气凝胶多级结构及其制备方法和应用 - Google Patents

莫来石纤维/莫来石晶须/二氧化硅气凝胶多级结构及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：(1)制备莫来石纤维/莫来石晶须结构；(2)制备SiO2溶胶；(3)将步骤(1)中得到的莫来石纤维/莫来石晶须浸入SiO2溶胶中，调节pH值为6～7，然后将在真空条件下浸渍0.5h‑1h，直至SiO2溶胶完全凝胶，得到SiO2凝胶和莫来石纤维/莫来石晶须混合固体。(4)称量正硅酸乙酯于烧杯中，加入无水乙醇，得到老化液，并将步骤(3)中所得SiO2凝胶和莫来石纤维/莫来石晶须混合固体浸入过量的所述的老化液中老化3‑4天。(5)将步骤(4)中老化后的固体进行超临界干燥。本发明的有益效果为制备出了回弹性能高、导热系数低的复合材料。

Description

莫来石纤维/莫来石晶须/二氧化硅气凝胶多级结构及其制备 方法和应用
技术领域
本发明涉及以成分为特征的陶瓷组合物技术领域，特别是涉及一种莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构及其制备方法和应用。
背景技术
莫来石材料具有较好的耐高温性能，抗高温蠕变性能，抗热震性能，以及良好的机械性能，同时还具有较高的化学稳定性，较低的真密度以及较好的介电性能。晶须是指具有一定长径比的针状单晶体，在自然界比较少见，由于其直径非常细小，难以容纳常规晶体材料中的缺陷，在其晶体结构内部，内部原子排列高度有序，其强度与完美晶体的理论强度相接近。莫来石晶须具有莫来石材料和晶须的双重优点，具有优异的耐高温、耐高热、耐腐烛、电绝缘等性能。
SiO2气凝胶是迄今为止研究最多的气凝胶材料之一。该材料具有热导率低、密度极小、比表面积高、孔隙率高、介电常数超低和折射系数较低等优异性能。然而，纯SiO2气凝胶的低密度、高孔隙率以及其独特的疏松的网状骨架结构也导致材料基体的机械性能较差，无法承受较大的力的作用，这一缺陷极大地限制了SiO2气凝胶的单独使用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，通过机械和化学方法在莫来石纤维/莫来石晶须框架内均匀生成SiO2气凝胶，可以起到支撑莫来石纤维/莫来石晶须框架，制备出回弹性能优异、导热系数低的多级结构。有效提高气凝胶复合材料的回弹性能和机械强度，使其成为可实用的优秀的高温隔热材料。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
本发明的一种莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备莫来石纤维/莫来石晶须结构；
(2)制备SiO2溶胶；
(3)将步骤(1)中得到的莫来石纤维/莫来石晶须浸入盛有步骤(2)制备的SiO2溶胶的烧杯中，其中SiO2溶胶过量，缓慢向其中加入氨水调节pH值为6～7，然后将在真空条件下浸渍0.5h-1h，缓慢放置，直至SiO2溶胶完全凝胶，得到SiO2凝胶和莫来石纤维/莫来石晶须混合固体。
(4)称量正硅酸乙酯于烧杯中，并向该烧杯中加入无水乙醇，其中无水乙醇与正硅酸乙酯的体积比为(3-5):1搅拌均匀，得到老化液，并将步骤(3)中所得SiO2凝胶和莫来石纤维/莫来石晶须混合固体浸入过量的所述的老化液中，老化在室温20-25℃下进行，老化3-4天，一天为24小时。
(5)将步骤(4)中老化后的固体进行超临界干燥，最后得到莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构。
优选的，所述步骤(1)中莫来石纤维/莫来石晶须结构的制备方法，包括以下步骤：
1)称量硅溶胶，向其中添加去离子水予以稀释，搅拌均匀得到硅溶胶稀释液，硅溶胶稀释液的浓度为0.033mol/L～0.667mol/L；再将莫来石纤维毡浸入硅溶胶稀释液，在真空条件下浸渍0.5-1h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液成为固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
2)称量硝酸铝，以去离子水为溶剂配制硝酸铝溶液，其浓度为0.100mol/L～2.000mol/L；该硝酸铝溶液的浓度为步骤(1)中硅溶胶稀释液浓度的3倍；再将步骤(1)中干燥好的莫来石纤维毡浸入硝酸铝溶液，在真空条件下浸渍0.5-1h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液冻成固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
3)称量氟化铵，以去离子水为溶剂，配制氟化铵溶液，其浓度为0.400mol/L～8.000mol/L；该氟化铵溶液的浓度为步骤(1)中硅溶胶稀释液浓度的12倍；再将步骤(2)中干燥好的莫来石纤维毡浸入氟化铵溶液，在真空条件下浸渍0.5-1h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液冻成固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
4)将步骤(3)中干燥好的莫来石纤维毡在1200℃条件下进行热处理1h～3h，在莫来石纤维毡的纤维上原位生长出针状莫来石晶须，得到莫来石纤维/莫来石晶须结构。
优选的，所述步骤(2)中SiO2溶胶的制备过程，包括以下步骤：
a、称量正硅酸乙酯于烧杯中，缓慢向其中加入无水乙醇、N，N-二甲基甲酰胺和去离子水，搅拌均匀，其中正硅酸乙酯、无水乙醇、N，N-二甲基甲酰胺和去离子水的质量比为(31-32)：(34～56)：(2～9)：(16～17)。
b、向步骤a中得到的溶液中滴入HCl调节溶液pH值为3～4，搅拌均匀，得到SiO2溶胶。
本发明的另一方面，还包括根据上述方法制备的莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构,SiO2气凝胶包裹在莫来石纤维及莫来石晶须上。
优选的，所述莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构中莫来石晶须长度为3-20μm，莫来石晶须直径为0.33-1μm，所述莫来石晶须的长径比为9-42。
优选的，所述所述莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构的比表面积为400-450m2/g。
优选的，所述莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构中的莫来石纤维、莫来石晶须、SiO2气凝胶的质量比为0.723：(0.014-0.054)：(0.50-0.52)。
本发明的另一方面，还包括所述莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构在高温隔热材料中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过机械和化学方法在莫来石纤维/莫来石晶须框架内均匀生成SiO2气凝胶，制备出回弹性能高、导热系数低的复合材料。避免了SiO2气凝胶单独使用机械强度低的缺点。
附图说明
图1是未经处理的莫来石纤维毡的1000倍SEM图像；
图2是实施例1中的莫来石纤维/晶须SEM图像；
图3是实施例2中的莫来石纤维/晶须SEM图像；
图4是实施例3中的莫来石纤维/晶须SEM图像；
图5是实施例1中莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构SEM图像；
图6是实施例2中莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构SEM图像；
图7是实施例3中莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构SEM图像；
图8是实施例1中莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构压缩回弹曲线；
图9是实施例2中莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构压缩回弹曲线；
图10是实施例3中莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构压缩回弹曲线；
图11是实施例4中莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构压缩回弹曲线；
图12是实施例2的氮气吸附-解吸等温线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)称量硅溶胶，向其中添加去离子水予以稀释，搅拌均匀得到硅溶胶稀释液，硅溶胶稀释液的浓度为0.033mol/L；再将莫来石纤维毡(未经处理的莫来石纤维毡的1000倍SEM图像如图1所示)浸入硅溶胶稀释液，在真空条件下浸渍0.5h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液成为固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
(2)称量硝酸铝，以去离子水为溶剂配制硝酸铝溶液，其浓度为0.100mol/L；该硝酸铝溶液的浓度为步骤(1)中硅溶胶稀释液浓度的3倍；再将步骤(1)中干燥好的莫来石纤维毡浸入硝酸铝溶液，在真空条件下浸渍0.5h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液冻成固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
(3)称量氟化铵，以去离子水为溶剂，配制氟化铵溶液，其浓度为0.400mol/L；该氟化铵溶液的浓度为步骤(1)中硅溶胶稀释液浓度的12倍；再将步骤(2)中干燥好的莫来石纤维毡浸入氟化铵溶液，在真空条件下浸渍0.5h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液冻成固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
(4)将步骤(3)中干燥好的莫来石纤维毡在1200℃条件下进行热处理2h，在莫来石纤维毡的纤维上原位生长出针状莫来石晶须。
(5)称量正硅酸乙酯31.2g于烧杯中，缓慢向其中加入34.5g无水乙醇，再向其中加入2.74g N，N-二甲基甲酰胺，16.2g去离子水，搅拌均匀。
(6)向(5)中得到的溶液中滴入少量稀HCl至溶液pH值为3，搅拌均匀。得到SiO2溶胶。
(7)将(4)中得到的莫来石纤维/莫来石晶须置于(6)中盛有SiO2溶胶的烧杯中，缓慢向其中加入氨水调节pH值为6，然后将在真空条件下浸渍0.5h，缓慢放置，直至SiO2溶胶完全凝胶，得到SiO2凝胶和莫来石纤维/莫来石晶须混合固体。
(8)称量20ml正硅酸乙酯于烧杯中，并向该烧杯中加入80ml无水乙醇，搅拌均匀，得到老化液。并将(7)中所得固体置于老化液中老化三天。
(9)将(8)中老化三天后的固体进行超临界干燥。最后得到莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构。
本实施例的莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构中莫来石纤维含量为0.723g，莫来石晶须含量为0.014g，气凝胶填充量为0.52g。莫来石晶须含量通过莫来石纤维/莫来石晶须结构质量减去之前莫来石纤维的质量得到，气凝胶的质量通过莫来石纤维/莫来石晶须/氧化硅气凝胶减去莫来石纤维/莫来石晶须的质量得到。
本实施例中步骤(4)中经过1200℃热处理后，会产生中间产物氟化铝，本实施例通过沉淀反应引入的氟化铝量较少，导致生成莫来石晶须的富氟气氛的过饱和度较低，最终得到长度较小的莫来石晶须，本实施例的莫来石纤维/莫来石晶须混合固体的SEM图像如图2所示。莫来晶须长度3μm，晶须直径0.33μm，长径比9。
对本实施例得到的莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构进行压缩回弹性能测试，发现压缩回弹性能如图8所示。
实施例2
(1)称量硅溶胶，向其中添加去离子水予以稀释，搅拌均匀得到硅溶胶稀释液，硅溶胶稀释液的浓度为0.1mol/L；再将莫来石纤维毡浸入硅溶胶稀释液，在真空条件下浸渍0.5h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液成为固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
(2)称量硝酸铝，以去离子水为溶剂配制硝酸铝溶液，其浓度为0.3mol/L；该硝酸铝溶液的浓度为步骤(1)中硅溶胶稀释液浓度的3倍；再将步骤(1)中干燥好的莫来石纤维毡浸入硝酸铝溶液，在真空条件下浸渍0.5h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液冻成固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
(3)称量氟化铵，以去离子水为溶剂，配制氟化铵溶液，其浓度为1.2mol/L；该氟化铵溶液的浓度为步骤(1)中硅溶胶稀释液浓度的12倍；再将步骤(2)中干燥好的莫来石纤维毡浸入氟化铵溶液，在真空条件下浸渍0.5h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液冻成固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
(4)将步骤(3)中干燥好的莫来石纤维毡在1200℃条件下进行热处理2h，在莫来石纤维毡的纤维上原位生长出针状莫来石晶须,得到莫来石纤维/莫来石晶须结构。得到莫来石纤维/莫来石晶须结构如图2所示。
(5)称量正硅酸乙酯31.2g于烧杯中，缓慢向其中加入34.5g无水乙醇，再向其中加入2.74g N，N-二甲基甲酰胺，16.2g去离子水，搅拌均匀。
(6)向(5)中得到的溶液中滴入少量稀HCl至溶液pH值为3，搅拌均匀。得到SiO2溶胶。
(7)将(4)中得到的莫来石纤维/莫来石晶须置于(6)中盛有SiO2溶胶的烧杯中，缓慢向其中加入氨水调节pH值为6，然后将在真空条件下浸渍0.5h，缓慢放置，直至SiO2溶胶完全凝胶，得到SiO2凝胶和莫来石纤维/莫来石晶须混合固体。
(8)称量20ml正硅酸乙酯于烧杯中，并向该烧杯中加入80ml无水乙醇，搅拌均匀，得到老化液。并将(7)中所得固体置于老化液中老化三天。
(9)将(8)中老化三天后的固体进行超临界干燥。最后得到莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构的SEM图像如图6所示。
本实施例的莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构中莫来石纤维含量为0.723g，莫来石晶须含量为0.032g，气凝胶填充量为0.51g。
实施例2的浸渍液中硅溶胶、硝酸铝和氟化铵的含量较实施例1有所增加。晶须的长度较实施例1有所增长，晶须分布更为致密，晶须的长径比明显增大，如图3所示。例2晶须长度12μm，晶须直径0.33μm，长径比36。
并且和例1相比，SiO2气凝胶更为完全的包裹到莫来石纤维及晶须上。对莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构进行压缩回弹性能测试，测试结果如图9所示，发现压缩回弹性能和例1相比大大提高。
本实施例的氮气吸附-解吸等温线如图12所示，表示是介孔材料。
测量本实施例莫来石纤维/莫来石晶须/气凝胶材料的比表面积为429.707m2/g。
实施例3
(1)称量硅溶胶，向其中添加去离子水予以稀释，搅拌均匀得到硅溶胶稀释液，硅溶胶稀释液的浓度为0.16mol/L；再将莫来石纤维毡浸入硅溶胶稀释液，在真空条件下浸渍0.5h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液成为固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
(2)称量硝酸铝，以去离子水为溶剂配制硝酸铝溶液，其浓度为0.5mol/L；该硝酸铝溶液的浓度为步骤(1)中硅溶胶稀释液浓度的3倍；再将步骤(1)中干燥好的莫来石纤维毡浸入硝酸铝溶液，在真空条件下浸渍0.5h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液冻成固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
(3)称量氟化铵，以去离子水为溶剂，配制氟化铵溶液，其浓度为2.0mol/L；该氟化铵溶液的浓度为步骤(1)中硅溶胶稀释液浓度的12倍；再将步骤(2)中干燥好的莫来石纤维毡浸入氟化铵溶液，在真空条件下浸渍0.5h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液冻成固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
(4)将步骤(3)中干燥好的莫来石纤维毡在1200℃条件下进行热处理2h，在莫来石纤维毡的纤维上原位生长出针状莫来石晶须,得到莫来石纤维/莫来石晶须结构。
(5)称量正硅酸乙酯31.2g于烧杯中，缓慢向其中加入55.2g无水乙醇，再向其中加入8.22g N，N-二甲基甲酰胺，16.2g去离子水，搅拌均匀。
(6)向(5)中得到的溶液中滴入少量稀HCl至溶液pH值为4，搅拌均匀。得到SiO2溶胶。
(7)将(4)中得到的莫来石纤维/莫来石晶须置于(6)中盛有SiO2溶胶的烧杯中，缓慢向其中加入氨水调节pH值为7，然后将在真空条件下浸渍0.5h，缓慢放置，直至SiO2溶胶完全凝胶，得到SiO2凝胶和莫来石纤维/莫来石晶须混合固体。
(8)称量20ml正硅酸乙酯于烧杯中，并向该烧杯中加入80ml无水乙醇，搅拌均匀，得到老化液。并将(7)中所得固体置于老化液中老化三天。
(9)将(8)中老化三天后的固体进行超临界干燥。最后得到莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构，其SEM图像如图7所示。
本实施例步骤(4)中经过热处理后，莫来石晶须长径比大于实施例1和实施例2，得到的莫来石纤维/莫来石晶须结构的SEM图像如图4所示。晶须长度14μm，晶须直径0.33μm，长径比42。
本实施例的莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构中莫来石纤维含量为0.723g，莫来石晶须含量为0.045g，气凝胶填充量为0.51g。
进行压缩回弹性能测试，得到如图10所示的压缩回弹曲线，发现压缩回弹性能和例2相比有所降低，这是由于SiO2气凝胶的包裹不如例2当中的完全，SiO2气凝胶不能起到良好的支撑框架的作用。
实施例4
(1)称量硅溶胶，向其中添加去离子水予以稀释，搅拌均匀得到硅溶胶稀释液，硅溶胶稀释液的浓度为0.33mol/L；再将莫来石纤维毡浸入硅溶胶稀释液，在真空条件下浸渍0.5h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液成为固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
(2)称量硝酸铝，以去离子水为溶剂配制硝酸铝溶液，其浓度为1.0mol/L；该硝酸铝溶液的浓度为步骤(1)中硅溶胶稀释液浓度的3倍；再将步骤(1)中干燥好的莫来石纤维毡浸入硝酸铝溶液，在真空条件下浸渍0.5h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液冻成固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
(3)称量氟化铵，以去离子水为溶剂，配制氟化铵溶液，其浓度为4.0mol/L；该氟化铵溶液的浓度为步骤(1)中硅溶胶稀释液浓度的12倍；再将步骤(2)中干燥好的莫来石纤维毡浸入氟化铵溶液，在真空条件下浸渍0.5h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液冻成固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
(4)将步骤(3)中干燥好的莫来石纤维毡在1200℃条件下进行热处理2h，在莫来石纤维毡的纤维上原位生长出针状莫来石晶须,得到莫来石纤维/莫来石晶须结构。
(5)称量正硅酸乙酯31.2g于烧杯中，缓慢向其中加入55.2g无水乙醇，再向其中加入8.22g N，N-二甲基甲酰胺，16.2g去离子水，搅拌均匀。
(6)向(5)中得到的溶液中滴入少量稀HCl至溶液pH值为4，搅拌均匀。得到SiO2溶胶。
(7)将(4)中得到的莫来石纤维/莫来石晶须置于(6)中盛有SiO2溶胶的烧杯中，缓慢向其中加入氨水调节pH值为7，然后将在真空条件下浸渍0.5h，缓慢放置，直至SiO2溶胶完全凝胶，得到SiO2凝胶和莫来石纤维/莫来石晶须混合固体。
(8)称量20ml正硅酸乙酯于烧杯中，并向该烧杯中加入80ml无水乙醇，搅拌均匀，得到老化液。并将(7)中所得固体置于老化液中老化三天。
(9)将(8)中老化三天后的固体进行超临界干燥。最后得到莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构。
本实施例的莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构中莫来石纤维含量为0.723g，莫来石晶须含量为0.054g，气凝胶填充量为0.50g。晶须长度14μm，晶须直径0.33μm，长径比42。
通过如图11的回弹曲线可以看出实施例4的回弹率比其他几个实施例小，说明力学强度降低，由于反应物当中的氟化铵过量，在高温下生成的气相产物与莫来石纤维反应，降低了框架的力学强度。
本发明在莫来石纤维毡上生成莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构的制备方法，适用于所有莫来石纤维多孔材料。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备莫来石纤维/莫来石晶须结构；
(2)制备SiO2溶胶；
(3)将步骤(1)中得到的莫来石纤维/莫来石晶须浸入盛有步骤(2)制备的SiO2溶胶的烧杯中，其中SiO2溶胶过量，缓慢向其中加入氨水调节pH值为6～7，然后将在真空条件下浸渍0.5h-1h，缓慢放置，直至SiO2溶胶完全凝胶，得到SiO2凝胶和莫来石纤维/莫来石晶须混合固体。
(4)称量正硅酸乙酯于烧杯中，并向该烧杯中加入无水乙醇，其中无水乙醇与正硅酸乙酯的体积比为(3-5):1搅拌均匀，得到老化液，并将步骤(3)中所得SiO2凝胶和莫来石纤维/莫来石晶须混合固体浸入过量的所述的老化液中，老化在室温20-25℃下进行，老化3-4天，一天为24小时。
(5)将步骤(4)中老化后的固体进行超临界干燥，最后得到莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构。
2.如权利要求1所述的一种莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中莫来石纤维/莫来石晶须结构的制备方法，包括以下步骤：
1)称量硅溶胶，向其中添加去离子水予以稀释，搅拌均匀得到硅溶胶稀释液，硅溶胶稀释液的浓度为0.033mol/L～0.667mol/L；再将莫来石纤维毡浸入硅溶胶稀释液，在真空条件下浸渍0.5-1h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液成为固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
2)称量硝酸铝，以去离子水为溶剂配制硝酸铝溶液，其浓度为0.100mol/L～2.000mol/L；该硝酸铝溶液的浓度为步骤(1)中硅溶胶稀释液浓度的3倍；再将步骤(1)中干燥好的莫来石纤维毡浸入硝酸铝溶液，在真空条件下浸渍0.5-1h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液冻成固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
3)称量氟化铵，以去离子水为溶剂，配制氟化铵溶液，其浓度为0.400mol/L～8.000mol/L；该氟化铵溶液的浓度为步骤(1)中硅溶胶稀释液浓度的12倍；再将步骤(2)中干燥好的莫来石纤维毡浸入氟化铵溶液，在真空条件下浸渍0.5-1h，然后将其在0℃以下冷冻至浸渍液冻成固体，随后将冷冻后的固体置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥；
4)将步骤(3)中干燥好的莫来石纤维毡在1200℃条件下进行热处理1h～3h，在莫来石纤维毡的纤维上原位生长出针状莫来石晶须，得到莫来石纤维/莫来石晶须结构。
3.如权利要求1所述的一种莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中SiO2溶胶的制备过程，包括以下步骤：
a、称量正硅酸乙酯于烧杯中，缓慢向其中加入无水乙醇、N，N-二甲基甲酰胺和去离子水，搅拌均匀，其中正硅酸乙酯、无水乙醇、N，N-二甲基甲酰胺和去离子水的质量比为(31-32)：(34～56)：(2～9)：(16～17)。
b、向步骤a中得到的溶液中滴入HCl调节溶液pH值为3～4，搅拌均匀，得到SiO2溶胶。
4.根据如权利要求1-3任一项方法制备的莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构，其特征在于，SiO2气凝胶包裹在莫来石纤维及莫来石晶须上。
5.如权利要求4所述的莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构，其特征在于，所述莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构中莫来石晶须长度为3-20μm，莫来石晶须直径为0.33-1μm，所述莫来石晶须的长径比为9-42。
6.如权利要求4所述的莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构，其特征在于，所述所述莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构的比表面积为400-450m2/g。
7.如权利要求4所述的莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构，其特征在于，其中的莫来石纤维、莫来石晶须、SiO2气凝胶的质量比为0.723：(0.014-0.054)：(0.50-0.52)。
8.如权利要求4所述的莫来石纤维/莫来石晶须/SiO2气凝胶多级结构在高温隔热材料中的应用。
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