同的化合物通過氣凝膠的制備過程形成了各種各樣的氣凝膠,豐富了氣凝膠的品種、完善了氣凝膠性能、讓氣凝膠能在更多應用中。目前極常見也是發(fā)展極為成熟的氣凝膠是二氧化硅氣凝膠,二氧化硅氣凝膠屬于氧化物氣凝膠,除此之外,還有碳化物氣凝膠、氮化物氣凝膠、有機氣凝膠、碳氣凝膠、生物質氣凝膠、復合氣凝膠及其他氣凝膠。各個分類中中已經合成了多種化合物氣凝膠,結構性質各異。氣凝膠的形態(tài)多樣,包括氈、板、顆粒和涂料等。多樣化的產品形式使得氣凝膠的應用更加靈活,下游市場需求空間巨大。氣凝膠性質優(yōu)異,應用已經遍布于石化、航天、電池、環(huán)保、建筑、交通等各個領域。氣凝膠對這些領域中的原始材料有明顯優(yōu)勢,因此替代空間巨大。氣凝膠的制備通常由溶膠凝膠過程和超臨界干燥處理構成。品牌氣凝膠疑問咨詢
氣凝膠可與玻璃纖維、陶瓷纖維或者碳纖維進行復合,提高體系的結合力,使表面不易脆裂粉化。常見的產品如氣凝膠玻璃纖維氈、氣凝膠陶瓷纖維氈、預氧化纖維等,該類產品主要應用于管道爐體等保溫隔熱,可取代聚氨酯泡沫、石棉保溫墊、硅酸鹽纖維等不環(huán)保、保溫性能差的傳統(tǒng)柔性保溫材料。在氣凝膠基體材料表面強度與韌性的材料進行復合,可提高整個材料體系的強度,拓寬更多的應用領域。純纖維氈雖然有隔熱效果,但是表面纖維容易斷裂粉化,造成浮纖或粉末污染,不適合長時間在高溫、壓縮和振動條件下使用。為解決該問題,市場上出現了一種新的氣凝膠材料復合辦法。在氣凝膠復合層的外部覆蓋一層更強度、高韌性的材料如膨體聚四氟乙烯和阻燃 PET 纖維的復合層,這類材料能夠應用在汽車隔熱等特殊領域。品牌氣凝膠疑問咨詢濕凝膠經超臨界干燥所得到的材料,稱之為氣凝膠。
硅氣凝膠纖細的納米網絡結構有效地限制了局域熱激發(fā)的傳播,其固態(tài)熱導率比相應的玻璃態(tài)材料低2—3個數量級。納米微孔洞抑制了氣體分子對熱傳導的貢獻。硅氣凝膠的折射率接近l,而且對紅外和可見光的湮滅系數之比達100以上,能有效地透過太陽光,并阻止環(huán)境溫度的紅外熱輻射,成為一種理想的透明隔熱材料,在太陽能利用和建筑物節(jié)能方面已經得到應用。通過摻雜的手段,可進一步降低硅氣凝膠的輻射熱傳導,常溫常壓下摻碳氣凝膠的熱導率可低達0.013w/m·K,是熱導率極低的固態(tài)材料,可望替代聚氨脂泡沫成為新型冰箱隔熱材料。摻入二氧化鈦可使硅氣凝膠成為新型高溫隔熱材料,800K時的熱導率為0.03w/m·K,作為**配套新材料將得到進一步發(fā)展。
ZrO2氣凝膠材料與SiO2氣凝膠材料相比,ZrO2氣凝膠的高溫熱導率更低,更適宜于高溫段的隔熱應用,在作為高溫隔熱保溫材料方面具有極大的應用潛力。ZrO2氣凝膠材料的孔徑小于空氣分子的平均自由程,在氣凝膠中沒有空氣對流,孔隙率很高,固體所占的體積比很低,使氣凝膠的熱導率很低。目前關于ZrO2氣凝膠應用于隔熱領域的報道還比較少,研究者主要致力于ZrO2氣凝膠制備工藝的研究。Al2O3氣凝膠材料具有納米多孔結構、使其具有更輕質量、更小體積達到等效的隔熱效果,同時具有高孔隙率、高比表面積和開放的織態(tài)結構,在催化劑和催化載體方面具有潛在的應用價值。氧化鋁氣凝膠還可用作高壓絕緣材料,高速或超速集成 電路的襯底材料,真空電極的隔離介質以及超級電容器。氣凝膠絕熱板通常以納米二氧化硅氣凝膠作為主體材料,通過特殊工藝復合于無機纖維中。
收集彗星星塵并不是件容易的事,盡管體積比沙粒還要小,可是當它以如此高速接觸其它物質時,自身的物理和化學組成都有可能發(fā)生改變,甚至完全被蒸發(fā)。如今科學家有了氣凝膠,這個問題就變得很簡單了。它就像一個極其柔軟的棒球手套,可以輕輕地消減彗星星塵的速度,使它在滑行一段相當于自身長度200倍的距離后慢慢停下來。在進入“氣凝膠手套”后,星塵會留下一段胡蘿卜狀的軌跡,由于氣凝膠幾乎是透明的,科學家可以按照軌跡輕松地找到這些微粒。氣凝膠材料防火阻燃性能優(yōu)良,燃燒時無明火無毒性鹽霧產生。湖南常見氣凝膠
天陽氣凝膠氈1100℃燃燒1.5小時(20mm),不造成管道結構損壞,也沒有有害異常氣味產生。品牌氣凝膠疑問咨詢
氣凝膠防爆機理:由于氣凝膠基體多孔材料的黏性耗散作用,使得沖擊波在多孔材料中會出現衰減和彌散的現象。在產生的高速沖擊過程中,氣凝膠中的氣體在瞬間難以逸出,氣體分子之間以及氣體分子與孔壁之間發(fā)生劇烈的碰撞。由于空氣分子的自由程為70nm,氣凝膠平均孔徑為20nm左右,氣凝膠孔壁與孔內空氣分子之間的距離要遠小于空氣分子平均自由程,高比表面積增加了氣凝膠基體孔壁與空氣分子碰撞的概率,并相應降低了空氣分子之間相互碰撞的概率。在沖擊波造成的高速壓縮過程中,空氣分子與氣凝膠基體孔壁之間的碰撞要比空氣分子之間的高速碰撞更加劇烈。氣體與孔壁碰撞引起的流動阻力以及氣孔中空氣分子之間的碰撞阻力會導致氣孔內壓力隨之增大。材料變形越快,氣體分子往外逸出越困難,孔洞內壓越高,氣凝膠基體消耗的沖擊波能量也越多。由于氣孔內部各個方向上的應力近似相等,所以氣凝膠內的氣體將軸向的壓應力轉化為各個方向上的應力,即氣凝膠內的應力狀態(tài)發(fā)生改變,從而起到了良好的防護作用。品牌氣凝膠疑問咨詢