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。天阳气凝胶纸疏水性能优异,憎水率超过99%。陕西气凝胶技术指导
干燥技术:目前产业化中主要使用的技术是超临界干燥技术和常压干燥技术,其他尚未实现批量生产技术还有真空冷冻干燥、亚临界干燥等。超临界干燥技术是实现批量制备气凝胶技术,已经较为成熟,也是目前国内外气凝胶企业采用较多的技术,超临界干燥可以实现凝胶在干燥过程中保持完好骨架结构。常压干燥技术一种新型的气凝胶制备工艺,是当前研究极活跃,发展潜力很大的气凝胶批产技术。其原理是采用疏水基团对凝胶骨架进行改性,避免凝胶孔洞表面的硅羟基相互结合并提高弹性,同时采用低表面张力液体臵换凝胶原来高比表面积的水或乙醇从而可以在常压下直接干燥获得性能优异的气凝胶材料。尽管目前超临界干燥工艺日益成熟、产品质量满足产业化要求,但是超临界干燥设备制造具有一定门槛,且原料有机硅源价格较高。相比超临界干燥技术,常压干燥技术在设备投入、硅源上均具有明显的成本优势,在技术上存在一定的门槛,适合于后期气凝胶的大规模量产。常规气凝胶产品介绍天阳气凝胶纸厚度为0.2~1mm。
有机气凝胶经过烧结工艺处理后将得到碳气凝胶这种导电的多孔材料是继纤维状活性碳以后发展起来的一种新型碳素材料,它具有很大的比表面积(600—1000m2/g)和高电导率(10—25s/cm).而且,密度变化范围广(0.05—1.0g/cm3).如在其微孔洞内充入适当的电解液,可以制成新型可充电电池,它具有储电容量大、内阻小、重量轻、充放电能力强、可多次重复使用等优异特性,初步实验结果表明:碳气凝胶的充电容量达3×104/kg2,功率密度为7kw/kg,反复充放电性能良好。
气凝胶研究领域:在分形结构研究方面。硅气凝胶作为一种结构可控的纳米多孔材料,其表现密度明显依赖于标度尺寸,在一定尺度范围内,其密度往往具有标度不变性,即密度随尺度的增加而下降,而且具有自相似结构,在气凝胶分形结构动力学研究方面的结构还表明,在不同尺度范围内,有三个色散关系明显不同的激发区域,分别对应于声子、分形子和粒子模的激发。改变气凝胶的制备条件,可使其关联长度在两个量级的范围内变化。因此硅气凝胶已成为研究分形结构及其动力学行为的很好材料。气凝胶绝热板是一种柔性、高效保温的隔热材料。
气凝胶这种新材料密度为3.55千克每立方米,为空气密度的2.75倍;干燥的松木密度(500千克每立方米)是它的140倍。这种物质看上去像凝固的烟,但它的成分与玻璃相似。由于它的密度极小,用于航空航天方面非常合适。美宇航局喷气推进实验室,该实验室琼斯博士研制出的新型气凝胶,主要由纯二氧化硅等组成。在制作过程中,液态硅化合物首先与能快速蒸发的液体溶剂混合,形成凝胶,然后将凝胶放在一种类似加压蒸煮器的仪器中干燥,并经过加热和降压,形成多孔海绵状结构。琼斯博士获得的气凝胶中空气比例占到了99.8%。气凝胶绝热板于目前常用的绝热保温材料相比,绝热效果可提高2~10倍。天津绿色气凝胶厂家价格
气凝胶材料很好的热阻性能,防烫保护功能。陕西气凝胶技术指导
在日常生活中,凡是需要保温的地方,气凝胶都具有应用的可能性。气凝胶滑雪服:超薄的保温厚度和良好的柔韧性,A级防火性能和荷叶般的疏水性能,使气凝胶防寒服相比传统羽绒服更薄一些,而且保温性能极好。克罗值是评定衣服保暖效果的重要指标。研究者们总结出了一个服装热阻计算公式:Iclo=6.45×[(tS-tA)/Φ]-0.8在这一公式中,tS为人体温度,通常取33.3℃;tA为环境温度;Φ为单位面积的单层服装在单位时间内传递的热量,一般取M的75%,M为人的基础代谢热量58W/m;Iclo为人体身上穿的所有衣服克罗值(clo)的总和,检测表明,0.2cm厚的气凝胶复合棉纤毡的克罗值为1.73。理论上,人体单穿一件内衬0.6cm厚气凝胶复合棉纤毡的衣服,即可在-8℃的环境温度下保证温暖。陕西气凝胶技术指导