二氧化硅气凝胶绝热应用展开
气凝胶,又称为干凝胶,是化学溶液经反应,先形成溶胶,再凝胶化获得的凝胶,除去凝胶中的溶剂,获得的一种空间网状结构中充满气体,外表呈固体状密度极低的(接近空气密度)多孔材料。气凝胶是目前已知轻的固体材料,也是迄今为止保温性能好的材料,在众多领域有着广泛而巨大的应用价值,被称为“改变世界的神奇材料”。 气凝胶因成分不同,主要有二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶等。当前,且二氧化硅气凝胶的绝热性能为引人注目,技术也为成熟,国内外气凝胶的产业化发展大多围绕二氧化硅气凝胶绝热应用展开。
气凝胶的保温性能让他可以在建筑保温方面大量应用
随着远洋运输、海上油田的发展,与之配套的海上钻井平台、石油运输船、液化(LNG)船,(LPG)船等发展迅速。这些特种船舶对于隔热保温和防火分隔提出了更高的要求,也成为气凝胶材料应用新的平台。
气凝胶的保温性能让他可以在建筑保温方面具有十分强大的潜力,相对于目前使用的聚苯泡沫气凝胶不仅保温隔热效果更好,而且不可燃烧,可以有效的防止火灾的发生。气凝胶的耐老化性能也十分良好,可以保证外保温体30年不老化。目前气凝胶的成本相对较高,等将来工艺更加的优化,成本下降,必将在建筑保温方面大量应用。同时由于气凝胶的透光性,使其可以用来制作透光屋顶。
气凝胶已在航空航天需要隔热保温的地方中大量使用
目前,气凝胶已经在航空航天需要隔热保温的地方中大量使用。其中有一项就是在航空航天用热电池上的应用,使用气凝胶材料作为隔热保温层的解决了航空航天对热电池的要求。
气凝胶的隔热保温性能使得他在电化学、服装、新能源、催化剂等方面也有十分强大的应用潜力。由于气凝胶的孔隙都是纳米级的,比表面积很大这使得他吸附能力较大,可以在用来做催化剂的载体;由于其吸附性,同时密度极低,所以也可以用来储氢;他良好的保温性可以用来制作服装,只需要很薄的一层就可以达到很好的保温效果。
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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