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气凝胶的未来发展将为我们带来应用上哪些改变?

来源:热象纳米团队 日期:2021/6/21 10:17:43 人气:90

美国Stanford University的Kistler教授用水玻璃通过溶胶一凝胶法在超临界干燥条件下首次得到了二氧化硅气凝胶气凝胶有很多种,其中SiO2气凝胶最为常见,呈半透明淡蓝色,质量超轻类似“固态的烟”。SiO2气凝胶作为多孔材料的典型,内部大部分空间被空气(或其它气体)填充,其骨架的体积仅占总体积的0.15%~15%。气凝胶的平均孔径约25nm,空气分子(自由程50~70nm)在其间无法自由运动;另外,气凝胶骨架内部有许多“死胡同"般大小不一的闭孔,这增加了气凝胶固体热传输的路径,因此气凝胶是热的不良导体。气凝胶是一种有着多孔网络状结构的固态凝胶材料,其内部孔隙中充满空气。

SiO2气凝胶具有多孔结构,直径为3~8nm左右的初级粒子相互团簇构成。其骨架是由结构如图1-1所示。图中箭头标示了一条热量传导路径,可这种三维的网络结构延长了热流的传导路径,进而使热阻增大。

SiO2气凝胶独特的三维结构使它具备了一系列超凡的性质,见表1-1中

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气凝胶物性参数

气凝胶材料应用实例

1、保温材料(热绝缘体)

(1)管路保温、易挥发或易燃物质储运方面。气凝胶材料最广泛的应用是在炉体管线保温、热力厂管线保温、液化天然气储罐等领域。

(2)纺织品、服装保暖

在二十世纪初期,气凝胶毯开始出现。美国阿斯彭公司曾将气凝胶与织物复合后制备了名为SpacelofI的毯状气凝胶产品;2010年左右,雨果公司成功推出了一款气凝胶夹克并成功上市;登山爱好者使用气凝胶鞋垫和睡袋(内衬材料)后也给予了其极高的评价。气凝胶材料做成的衣服。

(3)房屋建材、冰箱等方面。气凝胶材料可用在房屋的房顶或者玻璃上用来隔热,气凝胶玻璃的导热能力极小,可起到很好的节能作用。另外,当前使用的氟制冷冰箱或聚氨酯泡沫塑料会产生破坏臭氧层的化学物质,因此气凝胶的使用也会更加环保。

2、航空航天领域

气凝胶材料也广泛的应用在航空航天方面,如火星探测器、海军潜水服、宇航服等。

3、气凝胶在其他领域的应用

气凝胶的吸附性可用来制造防毒面具或用来治理油体泄露带来的污染,还用在过滤器、燃料储存等方面。此外,气凝胶还能作为模板材料。


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