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。气凝胶材料应用宽广,施工非常简便。上海高分子材料成型加工气凝胶
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%。上海高分子材料成型加工气凝胶气凝胶材料很好的热阻性能,防烫保护功能。
气凝胶其他用途:1、制作火星探险宇航服:2002年,美国宇航局成立了一家公司,专门生产更结实更有韧性的气凝胶。美国宇航局2013年已经确定,在2018年火星探险时,宇航员们将穿上用新型气凝胶制造的宇航服。该公司的科学家马克·克拉杰沃斯基说,只要在宇航服中加入一个18毫米厚的气凝胶层,那么它就能帮助宇航员扛住1300℃的高温和零下130℃的低温。“这是我见过的极有效的恒温材料。”马克如是说。2、防弹不怕被炸:防弹是新型气凝胶的第二个重要用途。美国宇航局的这家公司正在对用气凝胶建造的住所和军车进行测试。根据试验室的试验情况来看,如果在金属片上加一层厚约6毫米的气凝胶,那么,就算直接炸中,对金属片也分毫无伤。
在材料的量子尺寸效应研究方面。由于硅气凝胶的纳米网络内形成量子点结构,化学气相渗透法掺Si及溶液法掺C60的结果表明,掺杂剂是以纳米晶粒的形式存在,并观察到很强的可见光发射,为多孔硅的量子限制效应发光提供了有力证据。利用硅气凝胶的结构以及C60的非线性光学效应,可进一步研制新型激光防护镜。通过掺杂的方法还是形成纳米复合相材料的有效手段。此外,硅气凝胶是折射率可调的材料,使用不同密度的气凝胶介质作为切伦柯夫阀值探测器,可确定高能粒子的质量和能量。因高速粒子很容易穿入多孔材料并逐步减速,实现“软着陆”,如选用透明气凝胶在空间捕获高速粒子,可用肉眼或显微镜观察被阻挡、捕获的粒子。天阳气凝胶绝热板隔音减震。
同的化合物通过气凝胶的制备过程形成了各种各样的气凝胶,丰富了气凝胶的品种、完善了气凝胶性能、让气凝胶能在更多应用中。目前极常见也是发展极为成熟的气凝胶是二氧化硅气凝胶,二氧化硅气凝胶属于氧化物气凝胶,除此之外,还有碳化物气凝胶、氮化物气凝胶、有机气凝胶、碳气凝胶、生物质气凝胶、复合气凝胶及其他气凝胶。各个分类中中已经合成了多种化合物气凝胶,结构性质各异。气凝胶的形态多样,包括毡、板、颗粒和涂料等。多样化的产品形式使得气凝胶的应用更加灵活,下游市场需求空间巨大。气凝胶性质优异,应用已经遍布于石化、航天、电池、环保、建筑、交通等各个领域。气凝胶对这些领域中的原始材料有明显优势,因此替代空间巨大。2mm厚的气凝胶保温服与30mm的羽绒服保温效果相当。上海特色气凝胶推荐咨询
气凝胶材料保存期长,性能稳定不变异。上海高分子材料成型加工气凝胶
气凝胶是处于成长期的新材料,综合估算气凝胶是一个百亿美元空间的新材料赛道:能化领域是目前主要应用市场,油气管道、工业保温为主;建筑建材赛道大,将成为第二大应用场景,预计潜在市场空间超20亿美元;新能源车应用将成为气凝胶在交通领域的主要增长引擎,气凝胶高温耐受性能有望解决三元电池安全痛点,意义非凡,预测2025年全球新能车电池用气凝胶空间达百亿人民币规模。此外,气凝胶性质很好,长期以来受制于技术和成本没有普及,替代同类材料的市场空间巨大,技术护城河高,对于已经掌握关键技术、设备、原料等的企业,极有可能带来产业链成本下降、终端市场的普及。上海高分子材料成型加工气凝胶
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