气凝胶材料本身具有强度低、脆性高的缺点,为了克服这一缺点,需要对气凝胶材料进行改性,这是目前很重要的工艺,通过改性可赋予气凝胶材料不同性能。目前气凝胶材料改性常用的方法就是掺杂,即加入掺杂剂或者增强/增韧材料,制备复合气凝胶材料。复合气凝胶材料的制备方法通常有两种:一种是在凝胶过程前加入掺杂材料;另一种是先制备气凝胶颗粒或者粉末,再加入掺杂材料和黏结剂,经模压或注塑成型制成二次成型的复合体。常用的掺杂材料有玻璃纤维、莫来石纤维、岩棉、硅酸铝纤,掺杂材料种类的选择主要依气凝胶复合材料的应用目的而定。天阳气凝胶纸隔热性能优越,隔热性能是传统材料的3~5倍。常见气凝胶和铝合金哪个好
硅气凝胶纤细的纳米网络结构有效地限制了局域热激发的传播,其固态热导率比相应的玻璃态材料低2—3个数量级。纳米微孔洞抑制了气体分子对热传导的贡献。硅气凝胶的折射率接近l,而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上,能有效地透过太阳光,并阻止环境温度的红外热辐射,成为一种理想的透明隔热材料,在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。通过掺杂的手段,可进一步降低硅气凝胶的辐射热传导,常温常压下掺碳气凝胶的热导率可低达0.013w/m·K,是热导率极低的固态材料,可望替代聚氨脂泡沫成为新型冰箱隔热材料。掺入二氧化钛可使硅气凝胶成为新型高温隔热材料,800K时的热导率为0.03w/m·K,作为**配套新材料将得到进一步发展。山东实用气凝胶联系人2mm厚的气凝胶保温服与30mm的羽绒服保温效果相当。
科学家声称,气凝胶的基本制备原理是除去凝胶中的溶剂,让其保留完整的骨架。在以往制备气凝胶的案例中,科学家主要采用溶胶—凝胶法和模板导向法。前者可以批量合成,但是可控性差;后者能产生有序的结构,但依赖于模板的精细结构和尺寸,难以大量制备。高超课题组另辟蹊径,探索出无模板冷冻干燥法:将溶解了石墨烯和碳纳米管的水溶液在低温下冻干,便获得了“碳海绵”,并且可以任意调节形状,令生产过程更加便捷,也使这种超轻材料的大规模制造和应用成为可能。
SiO2气凝胶是目前隔热领域研究极多也是较为成熟的一种耐高温气凝胶,其孔隙率高达80%~99.8%,孔洞的典型尺寸为1~100nm,比表面积为 200~1000m2/g,而密度可低达3kg/m3,室温热导率可低达12mW/(m·K)。SiO2气凝胶材料通常是将与 红外遮光剂以及增强体进行复合,以提高SiO2气凝胶的隔热和力学性能,使其既具有实用价值的纳米孔超级绝热材料,同时还兼有良好的隔热和力学性能,主要应用于航空航天、电子、建筑、家电和工业管道等领域的保温隔热。常用的红外遮光剂有碳化硅、TiO2(金红石型和锐钛型)、炭黑、六钛酸钾等;常用的增强材料有陶瓷纤维、无碱超细玻璃纤维、多晶莫来石纤维、硅酸铝纤维、氧化锆纤维等。气凝胶材料修复和恢复简捷,维护费低。
气凝胶防爆机理:由于气凝胶基体多孔材料的黏性耗散作用,使得冲击波在多孔材料中会出现衰减和弥散的现象。在产生的高速冲击过程中,气凝胶中的气体在瞬间难以逸出,气体分子之间以及气体分子与孔壁之间发生剧烈的碰撞。由于空气分子的自由程为70nm,气凝胶平均孔径为20nm左右,气凝胶孔壁与孔内空气分子之间的距离要远小于空气分子平均自由程,高比表面积增加了气凝胶基体孔壁与空气分子碰撞的概率,并相应降低了空气分子之间相互碰撞的概率。在冲击波造成的高速压缩过程中,空气分子与气凝胶基体孔壁之间的碰撞要比空气分子之间的高速碰撞更加剧烈。气体与孔壁碰撞引起的流动阻力以及气孔中空气分子之间的碰撞阻力会导致气孔内压力随之增大。材料变形越快,气体分子往外逸出越困难,孔洞内压越高,气凝胶基体消耗的冲击波能量也越多。由于气孔内部各个方向上的应力近似相等,所以气凝胶内的气体将轴向的压应力转化为各个方向上的应力,即气凝胶内的应力状态发生改变,从而起到了良好的防护作用。气凝胶的制备通常由溶胶凝胶过程和超临界干燥处理构成。浙江实用气凝胶推荐咨询
气凝胶也在粒子物理实验中,使用来作为切连科夫效应的探测器。常见气凝胶和铝合金哪个好
气凝胶材料的低成本大规模生产,进一步利用制成气凝胶毡、气凝胶板、气凝胶玻璃、气凝胶涂料等,可以作为绝热材料、隔声材料、吸附剂、干燥介质、催化剂载体等进行应用。其中,气凝胶毡、板可以用于建筑保温、管道及设备保温等,深入开发这些保温材料可以进一步丰富市场中保温材料的种类,具有更加多样的应用范围,具有很好的市场前景。高热阻、阻燃的气凝胶材料丰富了保温隔热材料市场,提高建筑的保温性能和节能特性,避免了能源资源的浪费,气凝胶的阻燃特性也提高了住户的安全保障。轻质保温的气凝胶材料制品将突破目前建筑保温材料自身发展的瓶颈,有效推动住宅产业化、建筑节能及其评价等产业的发展,可有效提高节能环保功能,积极促进我国建筑节能产业的绿色发展。常见气凝胶和铝合金哪个好