液氢设备用绝热材料可分为两类，一类是可承重材料，如Al/聚酯薄膜/泡沫复合层、酚醛泡沫、玻璃板等，此类材料的热泄漏比多层绝热材料严重，优点是内部容器可“坐”在绝热层上，易于安装；另一类为不可承重、多层（30～100层）材料，如SI-62、Al/聚酯薄膜、Cu/石英、Mo/ZrO₂等，常使用薄铝板或在薄塑料板上通过气相沉积覆盖一层金属层（Al、Au等）以实现对热辐射的屏蔽，缺点是储罐中必须安装支撑棒或支撑带。

1.常规外绝热

这类绝热的绝热层是由低密度和低导热系数的材料构成，典型的绝热材料有：珠光砂、泡沫玻璃、软木、矿渣棉、苯乙烯发泡材料、PU发泡材料等。绝热层的厚度可按其外表面不会冷凝水的条件来确定。必要时刻采用适当的防护衬层来防止水汽侵入绝热层。

航天飞机外储箱（存储液氢、液氧推进剂）的绝热-放热层是外绝热应用于宇航飞行器的一个典型例子。整个存储箱覆盖有一层2.5cm厚的氟利昂吹塑聚异三聚氰胺刚性发泡塑料，发泡层的重量密度为32kg/m³。该放热绝热层要承受严重的热负荷和机械负荷。在航天飞机上升气动加热时，防热层承受的气动加热强度为90～110kW/m²，此时防热层的作用相当于一个烧蚀器。与此同时，防热层要承受剧烈的振动和由于铝储箱冷收缩引起的很大的机械应力。

2.真空粉末绝热

几乎所有的大型低温容器都采用真空粉末绝热。在这种绝热的真空夹层中充填有粉末状或颗粒状的绝热材料，并抽真空到10^-5Pa以上。

珠光砂是常用的一种真空粉末绝热材料，其粒度大小通常为750μm。实际测试表明，珠光砂的粒度对导热系数有明显的影响，例如粒度为750μm时的导热系数为11W/（cm·℃），粒度大小为1300μm时的导热系数增大到23W/（cm·℃）。

通过真空多层绝热的传热由经固体粉末的传导传热和经夹层空间的辐射传热组成。在绝热粉末中掺加铝粉或铝屑能降低辐射传热，但同时使传导传热增大；当掺加量在15%～45%时，可获得最小的有效导热系数。

微球绝热是用直径为15～150μm的中空玻璃球取代珠光砂的一种真空绝热。微球通常要浸镀铝以提高其抗辐射传热的能力。微球的导热系数低，只有珠光砂的20%～60%，但其价贵、易碎，因此只在小型容器上得到应用。

日本的WE-NET计划中液氢储罐采用真空粉末绝热结构。目前的研究中，墙体尺寸为Ф1000mm，厚度为250mm。如图6-6所示为绝热结构中所用绝热粉末（微球）的SEM照片，粉末的平均直径为50μm，结构为中空的玻璃球。(www.daowen.com)

图6-6 绝热粉末的SEM照片

3.真空多层绝热

真空多层绝热具有最佳的绝热性能，亦称为超绝热。它是由多层高反射率的金属箔或镀金属的薄膜交替间隔低导热系数的隔垫构成。真空多层绝热的夹层真空度必须在10^-4Pa以上。通过多层绝热的辐射传热随层数增加而下降，而通过层间的传导传热则随单位厚度的层数增加而增加。因此，在一定的最佳层密度下，真空多层绝热具有最小的有效导热系数。

真空多层绝热是液氢容器最好的一种绝热形式，但这种绝热对设计、制造的不完善性十分敏感。例如，如果真空系统失效，真空粉末绝热的漏热增加约20倍，而真空多层绝热的漏热则增大约800倍。因此，保持真空多层绝热真空夹层的真空度是很重要的。把吸附剂掺加到隔垫材料中（例如把活性炭吸附剂掺入到玻璃纤维隔垫中），对于获得和长期保持夹层的真空度具有很好的效果。

4.低温冷屏绝热

在真空夹层中设置冷屏，冷屏用液氮或容器中低温液体蒸发的冷蒸汽冷却；这种冷屏绝热可以显著地改善容器的绝热性能。例如利用容器中液氢蒸发的冷蒸汽冷却几层冷屏，则容器中液氢蒸发损失的下降情况如下：

冷屏数：0 1 2 3 ∞

蒸发损失率：1 0.5 0.4 0.35 0.25