二氧化硅气凝胶是一种具有三维网络骨架结构的非晶固态材料,具有高比表面积、高孔隙率、低密度和低热导率等优异的特性。这些独特的性质使其在航空航天领域、军事应用、石油化工行业、工业设备的保温等方面具有广泛的应用和发展潜力。纯二氧化硅气凝胶在3-8μm波段对近红外辐射具有较强的透过性,使其遮挡红外辐射的能力变差,从而使气凝胶的热导率显著上升,限制了气凝胶在隔热领域的进一步应用。目前常用的方法是引入遮光剂（Ti O₂、炭黑、Si C、Fe₃O₄、B₄C、Al₂O₃等）,它们的加入有效的提高了气凝胶遮挡红外辐射的能力,但是与此同时又引入了一些新的问题,例如,密度大,掺杂量高且热导率难以进一步降低。因此,寻找一种合适的遮光剂成为一个迫切需要解决的问题。本论文采用溶胶-凝胶法,以石墨、石墨烯为遮光剂制备碳掺杂二氧化硅气凝胶;利用热物性测试等手段探究了石墨、石墨烯的掺入对气凝胶形貌结构、比表面积以及隔热性能的影响;并对碳掺杂二氧化硅气凝胶隔热层的热阻进行了理论分析和计算。研究内容主要包括以下几个方面:采用溶胶-凝胶法,以石墨为遮光剂制备了具有三维多孔网络结构的复合二氧化硅气凝胶。研究表明,石墨的掺入使气凝胶的网络结构变的疏松,制备的复合气凝胶的比表面积高达¹500 m²/g;采用脉冲法对复合二氧化硅气凝胶的热学性能进行了评定,研究表明当石墨的掺杂量为0.4 wt%时,复合气凝胶的热导率最低,为0.017 W/（m·K）,低于室温下纯二氧化硅气凝胶的热导率（0.02 W/（m·K））,从而有效提高了气凝胶的隔热性能。但研究发现石墨掺杂的复合气凝胶的热导率随着石墨掺杂量的变化波动明显,这是由石墨的多层结构引起的。因此为了进一步提高复合气凝胶热导率的稳定性,以单层石墨烯为遮光剂制备了石墨烯掺杂二氧化硅气凝胶。研究表明,石墨烯独特的片层结构和宽光谱吸收减弱了气凝胶的辐射传热,有效降低了气凝胶的热导率;并且实现了对气凝胶热导率稳定性的有效控制。在可控制备碳掺杂二氧化硅气凝胶实验的基础上,通过分析复合二氧化硅气凝胶隔热层受辐照时的能量分配机制,计算得到了复合气凝胶隔热层的等效热阻;通过控制影响复合气凝胶隔热层等效热阻的参数,实现对气凝胶隔热性能的直观评估,为复合气凝胶隔热层的实际应用提供参考依据。