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纳米气凝胶毡被誉为“神奇的材料”

发表时间:2016年10月23日 来源:www.jinshinami.com 浏览量:3968

纳米气凝胶毡作为一种新型的保温隔热产品已经在不知不觉中走入了各个行业,提及纳米气凝胶毡,通过这个名字,我们就能了解到纳米气凝胶毡和气凝胶有着必然的联系,是的,它的主要材料就是Si02气凝胶,在气凝胶中,又以Si02气凝胶为主要研究对象,Si02气凝胶具有低体积密度、低导热系数等优点,目前在节能建筑、钢铁、航天航空和石油化工等领域,被誉为“神奇的材料”。

说它是“神奇的材料”,这是因为其厚度仅为传统材料的几分之一,但是隔热效果却比传统的隔热材料优越2-5倍,而且寿命更长。除此之外,其疏水性和防火性也特别好,倍受客户欢迎也就不足为奇了。为什么纳米气凝胶毡有这样好的效果呢,这要从Si02气凝胶的结构说起。

Si02气凝胶与孔洞结构在微米级和毫米级的多孔材料不同,其纤细的纳米结构使得材料的热导率很低,具有很大的比表面积,对光、声的散射均比传统的多孔性材料小得多。Si02气凝胶的热量传递通过固体热传导、气体热传导和辐射热传导3种方式共同完成。Si02气凝胶的孔隙和纤维的纳米多孔网络结构的弯曲路径分别阻止了空气的气态热传导和凝胶骨架的固态热传导,通过掺杂红外吸收剂还可以阻隔热辐射。这3方面共同作用,几乎阻断了热传递的所有途径,使Si02气凝胶起到很好的绝热效果。Si02气凝胶的导热系数在0.013W/(m.K)以下,远低于常温下静态空气的导热系数[0.025W/(m.K)],且具有密度低、防水阻燃、绿色环保、防酸碱耐腐蚀、不易老化、使用寿命长等特点。二氧化硅气凝胶的主要成分为Si02,不含对人体有害的物质,所得的产品无放射性,与传统隔热材料相比更具优越性。此外,Si02气凝胶有较高的声阻抗性,吸附能力超过了传统的活性炭吸附材料,产品具有很高的附加值,因此被称为超级隔热材料。

但是,Si02气凝胶独特的网络结构、高孔隙率和低密度等特点也导致了其本身质地脆弱,并且在温度较高的环境中,半透明的si02气凝胶材料很难阻抗辐射热导率的影响,因此在很多领域中.Si02气凝胶较难作为隔热材料单独使用,需要对其进行掺杂改性处理或者与其他隔热材料复合使用才能达到理想的使用效果。

现在您就知道为什么纳米气凝胶毡为什么这么神奇了吧,其实纳米气凝胶毡只是众多Si02气凝胶保温隔热材料中的一种,下面小编再为您介绍一下纳米气凝胶毡的制备方法:

由于纯Si02气凝胶对波长在2-8μm的红外线透过性很高,因此在高温状态下,该波段的热辐射能量将全部通过气凝胶,导致Si02气凝胶的热导率急剧上升。为了减小辐射热导率,就需要在Si02气凝胶中复合可以吸收或散射红外光的遮光剂。平琳等采用溶胶一凝胶法制备了Ti02/Si02隔热气凝胶。先分别制备出Ti02和Si02溶胶,陈化24h后再混合,并添加干燥控制化学添加剂(DCCA)、甲酰胺(DMF),以形成比较完善的凝胶网络结构,经过放置形成TiO2/Si02隔热醇凝胶。然后将隔热Ti02/Si02醇凝胶用TEOS的乙醇溶液浸泡,通过利用低表面张力溶剂的替换以及分级陈化、干燥处理之后,实现了块状TiO2/Si02隔热气凝胶的非超临界干燥制备。所得TiO2/SiO2气凝胶为无色或乳白色轻质块状多孔固体,由直径约1Onm的Tio2和Si02微粒相互分散而成,孔径为20-40nm,BET比表面积为200-400m2/g,孔体积为l-2cm3/g。通过溶胶一凝胶法和非超临界干燥制备的TiO2/Si02气凝胶透明性较好,并且具有一定的机械强度,可用于光催化废水中难降解有机物的分解。

金属复合氧化物隔热气凝胶具有很高的比表面积,可用作高教催化剂。但是在凝胶的溶剂交换和超临界干燥过程中,金属离子会逸出凝胶,所以通常情况下只能制得低金属含量的金属-Si02隔热气凝胶,起不到所需的催化效果。陈一民等强以正丙醇为溶剂,盐酸为催化剂,含铜硅酸乙酯(Cu-TEOS)、TEOS和水在恒温(70℃)条件下进行溶胶一凝胶过程,形成凝胶后在30℃老化一定时间制得凝胶,将该凝胶置于CD2015高压釜中,用乙醇超临界干燥制备气凝胶。将气凝胶放人管式炉中,在氢气气氛下进行高温还原得到高Cu含量的Cu-Si02纳米隔热气凝胶,其中Cu质量分数不大于66%。Cu-Si02纳米隔热气凝胶具有纳米粒子和纳米量级孔的三维结构,小于25nm的粒子质量分数超过90%,比表面积为400-650m2/S。这种隔热气凝胶可用作高效催化剂。

制备好了Si02气凝胶,再通过特殊工艺同玻璃纤维棉或预氧化纤维毡复合就制备出了纳米气凝胶毡。