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纳米气凝胶毡被誉为“神奇的材料”

发布来源:廊坊美尚瑞保温材料有限公司  发布日期: 2022-07-01  访问量:221

   纳米气凝胶毡作为一种新型的保温产品,不知不觉地进入了各个行业,提到纳米凝胶毡,通过这个名字,我们可以理解纳米凝胶毡和气凝胶有不可避免的联系,是的,它的主要材料是Si在气凝胶中使用02气凝胶Si以02气凝胶为主要研究对象,Si02气凝胶体积密度低.目前,在节能建筑、钢铁、航空航天、石化等领域,导热系数低的优点被称为神奇材料。

   说它是一种神奇的材料,因为它的厚度只有传统材料的一小部分,但保温效果 是传统保温材料的2-5倍,使用寿命更长。此外,它的疏水性和耐火性也特别好,而且很受客户的欢迎也就不足为奇了。为什么纳米凝胶毡有这么好的效果 ,这应该从Si从02气凝胶结构开始。

   Si02气凝胶不同于微米和毫米孔结构的多孔材料。其纤细的纳米结构使材料的导热性极低,比表面积大,光和声的散射比传统的多孔材料小得多。Si通过固体热传导、气体热传导和辐射热传导,共同完成02气凝胶的热传递。Si02气凝胶的孔隙和纤维纳米多孔网络结构的弯曲路径阻止了空气的气体热传导和凝胶骨架的固体热传导,也可以与红外吸收剂混合阻挡热辐射。这三个方面的共同作用几乎阻碍了热传递的所有方式Si02气凝胶具有良好的保温效果。Si02气凝胶的导热系数为0.013W/(m . K)以下导热系数远低于常温下静态空气[0.025W/(m . K)] ,密度低,防水阻燃绿色环保,不易老化,使用寿命长。二氧化硅凝胶的主要成分是Si02 不含对人体有害的物质,产品无放射性,优于传统保温材料。Si02气凝胶具有较高的声阻,吸附能力超过传统活性炭吸附材料,产品附加值高,因此被称为超隔热材料。

   但是,Si02气凝胶独特的网络结构、高孔隙率、低密度也导致其质地脆弱,在高温环境下半透明si02气凝胶材料很难抵抗辐射热导率的影响,因此在许多领域. Si02气凝胶难以单独作为隔热材料使用,需要掺杂改性 或与其他隔热材料复合使用,以达到理想的使用效果。

纳米气凝胶毡

   现在你知道为什么纳米气凝胶毡如此神奇了。事实上,纳米气凝胶毡只有很多Si02气凝胶保温材料之一。下面介绍一下纳米气凝胶毡的制备工艺:溶胶一凝胶法和模压烧结法通常用于胶下通用纳米气凝胶毡的制备工艺。

   (1)溶胶-凝胶法

   溶胶-凝胶法采用硅酸乙酯、硅溶胶、水玻璃等硅源材料。首先使用催化剂(如HCl、H2SO4等)在这些溶胶中加入,然后用碱性物质调节凝胶时间,形成纳米孔网络SiO2凝胶体。老化后,凝胶体中的凝胶体SiO2颗粒形成网络结构,网络中的间隙被液体,即水或溶剂占据。如果液体在干燥过程中占据的间隙能被空气取代,则含有大量空气SiO2材料称为硅气凝胶。在这个过程中,有一个关键技术,即由于毛细管间隙表面张力的作用,凝胶体在干燥过程中会收缩并坍塌纳米孔结构。这会使整个材料开裂,较终形成间隙率很低的干凝胶。因此,早期研究采用超I临界干燥法。也就是说,在超临界状态下,气体和液体之间不再有界面,而是成为气体和液体之间的均匀流体,逐渐从凝胶体中排出。由于没有气体和液体界面,因此没有表面张力,因此不会对凝胶体的收缩和结构造成损害。然而,由于超临界干燥需要高温和高压条件,水的临界温度为274.1℃,压力22.04MPa;239.4℃,压力8.09MPa;因此,很难进行大规模生产。目前只有NASA该方法与陶瓷纤维制成复合绝缘瓦,用于航天飞机。其他只停留在实验室研究中,没有商业产品。目前,一种流行的研究方法是通过表面改性来降低其表面张力。一般采用三甲基氯硅烷和聚二甲基硅氧烷(PDMS)等等,使凝胶表面硅烷基化。这降低了毛细管的表面张力,从而减少了凝胶在干燥过程中的收缩和开裂,使干燥能够在正常压力下进行。此外,还添加了粘合剂,以增加其骨架强度。然而,使用这些方法会降低材料的一些隔热效果。

   纳米气凝胶毡采用溶胶一凝胶法制作,可实现壁薄孔均匀,形成理想的纳米孔网络结构,性能优越,但成本较高。

纳米气凝胶毡的主要特点

   (2)模压烧结法

   纳米气凝胶毡的另一种方法是使用超细的链状结梅SiO以微粉为主要原料,模压成一定形状。SiO微粉末链结构的原始粒径在纳米范围内。因此,网络结构的孔隙也主要在纳米范围内。使用这种方法的关键是使这些纳米超细SiO2微粉可以连接成纳米孔网络结构的整体,更好的方法是烧结SiO2微粒子互相反应而成为一体。由于SiO2颗粒在纳米尺度范围内,因此控制烧结温度是该方法的关键。此外,在原材料中还需要添加纤维来增加强度,并添加遮光剂来有效地分离高温下的辐射传热。该方法生产的产品的性能一般略低于溶胶一凝胶制成的整个产品。因为在这种网络结构中SiO2壁壳比溶胶一凝胶法好SiO2壁壳要厚(20nm),这增加了固相的热传导。此外,这些粉末之间还存在一些微米间隙,这也增加了空气的热对流。但目前的纳米气凝胶毡产品主要采用这种方法制造。

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