除航天领域应用外,气凝胶还可广泛应用
除航天领域应用外,气凝胶还可广泛应用于、石化、电力、冶金、建筑、服装等众多领域,是传统保温材料的革命性替代产品。
气凝胶材料是当今世界上已知的轻固体材料,目前轻的气凝胶仅有0.16毫克/立方厘米,比空气密度略低,具有极大的比表面积和极低的导热系数。用气凝胶材料做成的防寒外套,仅3mm厚但具有与40mm鸭绒外套相同的保温效果。
氧化锆气凝胶使用温度高达2000°C
按照气凝胶成分划分气凝胶可以分为氧化硅气凝胶、氧化锆气凝胶、氧化铝气凝胶和炭气凝胶等。其中氧化硅气凝胶使用温度可达600℃,氧化锆气凝胶使用温度可达1300℃,炭气凝胶使用温度高达2000℃。
据报道操作人员在开采海底油田和气田时的一项关键需求,是输送未加工炭氢化合物的能力,它们经常处于高温高压状态下,而且沿海底的输送距离也越来越长。若没有充分的绝热,这些炭氢化合物将发生冷却并生成水合物或蜡化,终堵塞流送管,对操作人员产生巨大的成本,气凝胶保温性能可以很好的解决这一问题。
固体导热能力的大小,从隔热材料的角度来说,仅跟材料本身固有的
固体导热能力的大小,从隔热材料的角度来说,仅跟材料本身固有的导热系数,以及材料的密度有关。为了降低材料的密度,一般的隔热材料均采取制造孔隙的办法。本公司研制的多孔二氧化硅气凝胶复合隔热材料,在这一点上做到了;该材料的孔隙率占到了整体积的90%以上,因而材料密度极低,仅为水的四分之一左右。
然而,因为大部分隔热材料均含有大量的孔隙,因此孔隙内部所含气体的对流导热,成为一个关键导热途径。据研究,对流导热仅跟气体性质和孔隙大小有关。
目前 SiO2气凝胶的制备方法主要包括超临界干燥和常压干燥两种方式。
1、超临界干燥
超临界法制备的 SiO2气凝胶性能较为优异,但设备复杂昂贵、干燥工艺耗能高、***性大。
2、常压干燥
常压干燥制备 SiO2气凝胶无需大量设备,可操作性强、安全环保,为SiO2气凝胶的大规模工业化生产提供了可能;但目前报道的常压制备工艺繁琐,以水玻璃作为前驱体为例,依次顺序涉及离子置换、溶胶-凝胶过程、表面疏水化修饰、多梯度溶剂置换、干燥等过程,其生产制备周期耗时长,并且生产中耗费大量溶剂,且多种溶剂混合,回收分离困难,增加了产品的成本,从而限制了气凝胶的工业化大规模制备和广泛应用。
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