气凝胶
气凝胶使用压力
气凝胶使用压力一、气凝胶的定义和特点气凝胶是一种由固体物质和气体组成的材料，具有极低的密度和高度的孔隙率。
其特点包括：1. 轻质：气凝胶的密度非常低，通常在0.01-0.5g/cm³之间，比水还轻。
2. 高孔隙率：气凝胶具有非常高的孔隙率，可以达到90%以上。
3. 超细微结构：气凝胶的微结构非常细小，通常在10-100纳米之间。
4. 优异性能：由于其特殊的结构和化学组成，气凝胶具有优异的热学、声学、光学、电学等性能。
二、压力对气凝胶性能影响压力是影响气凝胶性能的重要因素之一。
下面分别从强度、导热系数、吸附性能等方面探讨了压力对气凝胶性能的影响。
1. 强度压力对气凝胶强度有着显著影响。
当外界施加压力时，会使得孔道收缩变小，使得原本松散的气凝胶变得更加紧密。
这种紧密状态下，气凝胶的强度会得到提高。
但是，在超过一定压力后，气凝胶会发生塑性变形或者破坏，导致强度下降。
2. 导热系数压力对气凝胶的导热系数也有着显著影响。
当外界施加压力时，会使得孔道收缩变小，导致气凝胶内部的气体分子受到限制而无法自由运动，从而提高了导热系数。
3. 吸附性能压力对气凝胶的吸附性能也有着显著影响。
当外界施加压力时，会使得孔道收缩变小，从而使得气凝胶表面积减小。
这种情况下，气凝胶的吸附能力也会相应地下降。
三、气凝胶在不同领域中的应用1. 热障涂层由于其优异的隔热性能和轻质特点，气凝胶可以用于制备热障涂层。
将气凝胶涂覆在高温部件表面，可以有效地降低表面温度，保护部件不受高温烧蚀。
2. 能源领域气凝胶可以用于制备超级电容器、锂离子电池等能源储存器件。
由于其优异的电化学性能和轻质特点，气凝胶可以大幅提高储能器件的性能。
3. 声学领域由于其优异的声学性能，气凝胶可以用于制备隔音板、声波探测器等应用。
利用气凝胶的低密度和高孔隙率，可以实现非常好的隔音效果。
4. 环保领域由于其可再生性和可降解性，气凝胶可以用于制备环保材料。
例如，将废弃塑料和纸张与气凝胶混合后压缩成块状材料，既可以有效地利用废弃物资源，又可以降低对环境的影响。
气凝胶
如何应用气凝胶？
逐渐走进生活的气凝胶
气凝胶也正走进我们的日常生活。运动器材公司邓禄普(Dunlop) 已经研制出一系列用气凝胶加固的壁球和网球球拍，据说这种 球拍能释放更大的力量。
今年初，英国诺丁汉66岁的鲍勃·斯托克尔拥有了一套用气凝 胶隔热的房子，他也因此成为拥有这种房子的第一位英国人。 他说：“保温效果大大改善了。我把自动调温器调低了5度。 这真是一个不可思议的变化。”
高透光玻璃
这是一扇气凝胶玻璃，气凝胶的厚度为 1 cm，两侧由普通玻璃板夹层，在后面 的人是开发者的同事Kevin Lofftus.
建筑领域
瑞士有人用颗粒状气凝胶作为房屋的透 明绝热材料, 其每年用于室内取暖的能 耗明显低于用常规绝热材料的房屋。
物理研究领域
气凝胶还是折射率可调的材料，通过调节密 度ρ可方便地调节折射率n。
这些独特的性质不仅使得该材
料在基础研究中引起人们兴趣，
而且在许多领域蕴藏着广泛的
应用前景。
如何制备气凝胶？
制备方法
气凝胶的制备通常由两个过程构成, 即溶胶-凝胶 过程和超临界干燥。迄今为止已经研制出的气凝 胶有数十种, 它们分为单组分气凝胶如SiO2、Al2O3、 V 2O5、T iO2等, 多组分气凝胶如Al2O3/SiO2、 TiO2/SiO2、Fe/SiO2、Pt/TiO2、(C60/C70)-SiO2、 CaO/MgO/SiO2等, 有机气凝胶如RF、MF等和碳 气凝胶。 溶胶-凝胶过程
逐渐走进生活的气凝胶
登山者也开始从气凝胶中受益。去年，一位英国 登山者安妮·帕曼特尔穿上带气凝胶鞋垫的靴子 爬上珠穆朗玛峰，就连睡袋也加有这种材料。她 说：“我唯一的问题就是我的脚太热，这对一名 登山者来说是一个大难题。”
气凝胶 保温材料
气凝胶保温材料
气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构的固体材料，它在孔隙中充满气态分散介质。
气凝胶作为保温材料，具有以下几个显著特点：
1. 高隔热性：气凝胶的保温性能是传统材料的2-8倍，这意味着在达到同等保温效果的情况下，所需的气凝胶用量更少。
2. 长寿命：气凝胶的使用寿命可长达20年左右，远超传统保温材料的5年更换周期，从而降低了全生命周期的使用成本。
3. 轻质薄厚：由于其低导热系数和高耐温性，气凝胶可以制成较薄的保温层，节省空间，同时具备出色的防火性和防水性。
4. 环保性：气凝胶材料本身绿色环保，不含有害物质，符合当前对环保的高要求。
此外，根据不同的骨架组成物质，气凝胶可分为无机气凝胶（如硅气凝胶和金属氧化物气凝胶）、有机气凝胶（例如使用间苯二酚-甲醛作为前躯体）以及碳气凝胶（高温和惰性气氛下碳化得到）等类型。
综上所述，气凝胶以其独特的性质在节能减排、提高能效等方面展现出了巨大的潜力和价值。
气凝胶
美国国家宇航局研制出的一种新型气凝胶，由于密度只有每立方厘米3毫克，曾作为“世界上密度最低的固体” 入选《吉尼斯世界纪录》。
气凝胶
化学品Leabharlann 1 定义03 制备方法 05 超轻
目录
02 特性 04 作用
气凝胶是指通过溶胶凝胶法，用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材料。 如明胶、阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。气凝胶也具凝胶的性质，即具膨胀作用、触变作用、离浆作用。
气凝胶是世界上密度最小的固体，2022年度化学领域十大新兴技术之一。
作用
研究单位
研究领域
其他用途
在分形结构研究方面。硅气凝胶作为一种结构可控的纳米多孔材料，其表现密度明显依赖于标度尺寸，在一 定尺度范围内，其密度往往具有标度不变性，即密度随尺度的增加而下降，而且具有自相似结构，在气凝胶分形 结构动力学研究方面的结构还表明，在不同尺度范围内，有三个色散关系明显不同的激发区域，分别对应于声子、 分形子和粒子模的激发。改变气凝胶的制备条件，可使其关联长度在两个量级的范围内变化。因此硅气凝胶已成 为研究分形结构及其动力学行为的最佳材料。
特性
气凝胶(2张)这种新材料密度仅为3.55千克每立方米，仅为空气密度的2.75倍；干燥的松木密度（500千克每 立方米）是它的140倍。这种物质看上去像凝固的烟，但它的成分与玻璃相似。由于它的密度极小，用于航空航 天方面非常合适。美宇航局喷气推进实验室，该实验室琼斯博士研制出的新型气凝胶，主要由纯二氧化硅等组成。 在制作过程中，液态硅化合物首先与能快速蒸发的液体溶剂混合，形成凝胶，然后将凝胶放在一种类似加压蒸煮 器的仪器中干燥，并经过加热和降压，形成多孔海绵状结构。琼斯博士最终获得的气凝胶中空气比例占到了 99.8%。
空气凝胶
研究领域
在分形结构研究方而。硅气凝胶作为一种结构可控的纳米多孔材料，其表现密度明显依赖于标度尺寸，在一定尺度范围内，其密度往往具有标度不变性，即密度随尺度的增加而下降，而且具有自相似结构，在气凝胶分形结构动力学研究方面的结构还表明，在不同尺度范围内，有三个色散关系明显不同的激发区域，分别对应于声子、分形子和粒子模的激发。改变气凝胶的制备条件，可使其关联长度在两个量级的范围内变化。因此硅气凝胶已成为研究分形结构及其动力学行为的最佳材料。 在“863”高技术强激光研究方面。纳米多孔材料具有重要应用价值，如利用低于临界密度的多孔靶材料，可望提高电子碰撞激发产生的X光激光的光束质量，节约驱动能，利用微球形节点结构的新型多孔靶，能够实现等离于体三维绝热膨胀的快速冷却，提高电子复合机制 产生的x光激光的增益系数，利用超低密度材料吸附核燃料，可构成激光惯性约束聚变的高增益冷冻靶。气凝胶纤细的纳米多孔网络结构、巨大的比表面积、结构介观尺度上可控，成为研制新型低密度靶的最佳候选材料。在作为隔热材料方面。硅气凝胶纤细的纳米网络结构有效地限制了局域热激发的传播，其固态热导率比相应的玻璃态材料低2—3个数量级。纳米微孔洞抑制了气体分子对热传导的贡献。硅气凝胶的折射率接近l，而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上，能有效地透过太阳光，并阻止环境温度的红外热辐射，成为一种理想的透明隔热材料，在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。通过掺杂的手段，可进一步降低硅气凝胶的辐射热传导，常温常压下掺碳气凝胶的热导率可低达0．013w/m·K，是目前热导率最低的固态材料，可望替代聚氨脂泡沫成为新型冰箱隔热材料。掺人二氧化钛可使硅气凝胶成为新型高温隔热材料，800K时的热导率仅为0．03w/m·K，作为军品配套新材料将得到进一步发展。 由于硅气凝胶的低声速特性，它还是一种理想的声学延迟或高温隔音材料。该材料的声阻抗可变范围较大(103—107 kg/m2·s)，是一种较理想的超声探测器的声阻耦合材料，如常用声阻匝Zp=1．5×l07 kg/m2·s的压电陶瓷作为超声波的发生器和探测器，而空气的声阻只有400 kg/m2·s。用厚度为l/4波长的硅气凝胶作为压电陶瓷与空气的声阻耦合材料．可提高声波的传输效率，降低器件应用中的信噪比。初步实验结果表明，密度在300 kg/m3左右的硅气凝胶作为耦合材料，能使声强提高30 dB，如果采用具有密度梯度的硅气凝胶，可望得到更高的声强增益。 在环境保护及化学工业方面。纳米结构的气凝胶还可作为新型气体过滤 ，与其它材料不同的是该材料孔洞大小分布均匀，气孔率高，是一种高效气体过滤材料。由于该材料特别大的比表而积．气凝胶在作为新型催化剂或催化剂的载体方而亦有广阔的应用前景。 在储能器件方而。有机气凝胶经过烧结工艺处理后将得到碳气凝胶 这种导电的多孔材料是继纤维状活性碳以后发展起来的一种新型碳素材料，它具有很大的比表面积(600—1000 m2/kg)和高电导率(10—25 s/cm)．而目．密度变化范围广(0.05—1.0 g/cm3)．如在其微孔洞内充人适当的电解液，可以制成新型可充电电池，它具有储电容量大、内阻小、重量轻、充放电能力强、可多次重复使用等优异特性，初步实验结果表明：碳气凝胶的充电容量达3×104/kg2，功率密度为7 kw/kg，反复充放电性能良好。 在材料的量子尺寸效应研究方面。由于硅气凝胶的纳米网络内形成量子点结构，化学气栩渗透法掺Si及溶液法掺C60的结果表明，掺杂剂是以纳米晶粒的形式存在，并观察到很强的可见光发射，为多孔硅的量子限制效应发光提供了有力证据。利用硅气凝胶的结构以及C60的非线性光学效应，可进一步研制新型激光防护镜。通过掺杂的方法还是形成纳米复合相材料的有效手段。 此外，硅气凝胶是折射率可调的材料，使用不同密度的气凝胶介质作为切伦柯夫阀值探测器，可确定高能粒子的质量和能量。因高速粒子很容易穿人多孔材料并逐步减速，实现“软着陆观察被阻挡、捕获的粒子。 作为一种新型纳米多孔材料，除硅气凝胶外，已研制的还有其它单元、二元或多元氧化物气凝胶、有机气凝胶及碳气凝胶。作为一种独特的材料制备手段，相关的工艺在其它新材料研制中得到广泛应用，如制备气孔率极高的多孔硅、制备高性能催化剂的金属—气凝胶混合材料、高温超导材料、超细陶瓷粉末等。目前国际上关于气凝胶材料的研究工作主要集中在德国的维尔茨堡大学、BASF公司、美国的劳伦兹·利物莫尔国家实验室、桑迪亚国家实验室，法国的蒙彼利埃材料研究中心，日本高能物理国家实验室等。国内主要集中在同济大学波尔固体物理实验室、国防科技大学以、浙江省绍兴市的纳诺高科股份有限公司及广东埃力生高新科技有限公司，广东埃力生高新科技有限公司也是目前国内最大的气凝胶产品生产企业。
二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶
二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶是当前市场上比较常见的四种气凝胶材料。
它们在吸附剂、催化剂、隔热材料、保温材料、光学材料等领域有着广泛的应用。
今天我们就来详细了解一下这四种气凝胶材料的特点和应用。
首先是二氧化硅气凝胶，它是目前应用最广泛的一种气凝胶材料。
二氧化硅气凝胶具有超大比表面积、高孔隙率和优异的吸附性能。
这种材料具有轻重、隔音、隔热等优点，适用于制作隔热材料、吸附剂等。
在建筑材料中，二氧化硅气凝胶也有广泛的应用，可以制作保温砖、隔热涂料等。
二氧化硅气凝胶还可以作为光学材料，在激光、红外、紫外等波段具有较好的透过性。
在光学成像、光学通信等领域也有着广泛的应用。
接下来是氧化铝气凝胶。
氧化铝气凝胶是一种非常轻质的气凝胶材料，具有疏水性和隔热性能。
由于其高纯度和孔隙结构特点，氧化铝气凝胶被广泛应用于高温隔热材料、火灾防护材料等领域。
氧化铝气凝胶还具有优异的吸声性能，因此在汽车、飞机等交通工具中也有着广泛的应用。
在电子元器件中，氧化铝气凝胶还可以作为捕捉器件和隔离材料使用。
最后是碳气凝胶。
碳气凝胶是一种具有微孔结构的碳材料，具有超大比表面积和孔隙率。
由于其具有优异的吸附性能和导电性能，碳气凝胶被广泛应用于电池、超级电容器、吸附剂等领域。
在环境保护领域，碳气凝胶还可以使用于有机废水处理、污染气体吸附等方面。
在催化剂制备中，碳气凝胶也有着广泛的应用，可以用于制备金属和半导体催化剂。
二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶是四种具有独特特点和广泛应用领域的气凝胶材料。
它们在各个领域中都有着重要的应用价值，为我们的生活和科技发展提供了重要支持。
希望未来能够有更多的气凝胶材料问世，为人类社会带来更多的发展机遇。
【本文2004字】。
第二篇示例：气凝胶（aerogel）是一种具有微孔结构的固体材料，其空隙比表面积极高，吸附性能极强，是一种优秀的多功能材料。
气凝胶简介演示
降低导热系数
气凝胶的导热系数较高，限制了 其在一些需要低导热系数领域的 应用，需要研发新型材料和制备 方法来降低其导热系数。
增强隔声性能
气凝胶的隔声性能有待提高，需 要研究如何通过改进结构和材料 来增强其隔音效果。
性能优化与改性研究
表面修饰
通过化学或物理方法对气凝胶表 面进行修饰，以提高其润湿性、
耐腐蚀性和抗氧化性等性能。
多孔结构调控
通过改变制备工艺参数，调控气凝 胶的孔径、孔隙率和比表面积等参 数，以提高其吸附性能、隔热性能 和机械性能等。
复合增强
将气凝胶与其他材料进行复合，以 提高其力学性能、电学性能和光学 性能等。
04
气凝胶的研究进展
新型制备方法研究Biblioteka 溶胶-凝胶法通过将无机盐或金属醇盐溶液进行水解、聚合，形成凝胶，再经干燥和热处理得 到气凝胶。此方法制备的气凝胶孔径较小，结构均匀，但制备过程复杂，需要大 量有机溶剂。
超临界干燥法
在超临界状态下，将凝胶置于高压反应釜中，通过控制压力和温度，使凝胶中的 溶剂变成超临界流体，然后迅速释放压力，使凝胶内部形成大量微孔，得到气凝 胶。此方法制备的气凝胶孔径较大，结构较均匀，但需要高压力设备。
3
经过老化、干燥和高温处理后，即可得到气凝胶 。
化学气相沉积法
化学气相沉积法是一种常用于制 备无机气凝胶的方法。
该方法将气体反应物引入反应室 ，在一定条件下发生化学反应， 生成固态物质并沉积在基底上。
通过控制反应条件和沉积时间， 可以制备出具有不同结构和性能
的气凝胶。
模板法
模板法是一种通过使用模板来制备气 凝胶的方法。
预氧丝气凝胶和陶瓷气凝胶
预氧丝气凝胶和陶瓷气凝胶
预氧丝气凝胶和陶瓷气凝胶是两种不同的气凝胶。
预氧丝气凝胶是一种由预氧丝纤维制备而成的气凝胶，其制备方法包括溶胶凝胶法、化学气相沉积法等。
预氧丝气凝胶具有较高的比表面积和孔容，可以用于吸附和脱附、催化剂载体、储能和隔热等领域。
其最大的特点是具有较高的吸附性能和孔容，可以用于制备高比表面积、高孔容的催化剂载体和吸附剂。
陶瓷气凝胶是一种新型的陶瓷材料，其制备方法包括溶胶凝胶法、化学气相沉积法等。
陶瓷气凝胶具有高比表面积、低密度、高强度、低导热系数等特点，可以用于隔热材料、催化材料、吸附剂等领域。
其最大的特点是具有较低的导热系数和较高的强度，可以用于制备高效隔热材料和结构材料。
总的来说，预氧丝气凝胶和陶瓷气凝胶都是具有优异性能的新型材料，其应用前景广泛。
随着科学技术的不断进步，相信这两种气凝胶的应用领域将会不断拓展和深化。
气凝胶——超级绝热保温材料
气凝胶——超级绝热保温材料气凝胶——改变世界的神奇材料二氧化硅气凝胶又被称作“蓝烟”、“固体烟”，是目前已知的最轻的固体材料，也是3迄今为保温性能最好的材料。
因其具有纳米多孔结构(1~100nm)、低密度(1,500kg/m)、低介电常数(1.1~2.5)、低导热系数(0.003~0.025 w/m•k)、高孔隙率(80,,99 8,)、高比表2面积(200~1000m/g)等特点，在力学、声学、热学、光学等诸方面显示出独特性质，在航天、军事、通讯、医用、建材、电子、冶金等众多领域有着广泛而巨大的应用前景，被称为“改变世界的神奇材料”。
气凝胶的特性及应用特性应用在所有固体材料中热导率最低，建筑节能材料，热学轻质，保温隔热材料，透明，浇铸用模具等。
超低密度材料密度 ICF以及X光激光靶 3(最低可达3kg/m)高比表面积，催化剂，吸附剂，缓释剂、离子交孔隙率多组分。
换剂、传感器等低折射率， Cherenkov探测器，光学透明，光波导，多组分, 低折射率光学材料及其它器件声学低声速声耦合器件低介电常数，微电子行业中的介电材料，电学高介电强度，电极，超级电容器高比表面积。
弹性，高能吸收剂，机械轻质。
高速粒子捕获剂气凝胶的发展世界上第一个气凝胶产品是1931年制备出的。
当时，美国加州太平洋大学(College of the Pacific)的Steven.S. Kistler提出要证明一种具有相同尺寸的连续网络结构的固体“凝胶”，其形状与湿凝胶一致。
证明这种设想的简单方法，是从湿凝胶中去除液体而不破坏固体形状。
如按照通常的技术路线，很难做到这一点。
如果只是简单地让湿凝胶干燥，凝胶将会收缩，常常使原来的形状破坏，破裂成小碎片。
也就是说，这种收缩经常是伴随着凝胶的严重破裂。
Kistler推测:凝胶的固体构成是多微孔的，液体蒸发时的液一气界面存在较大的表面张力，该表面张力使孔道坍塌。
此后，Kistler发现了气凝胶制备的关键技术(Kistler，1932)。
气凝胶的详细介绍课件
实验案例分析
案例一
采用正硅酸乙酯为硅源，乙醇为溶剂，氨水为催化剂，采用 溶胶凝胶法制备气凝胶。通过改变氨水的浓度，研究催化剂 对气凝胶性能的影响。
案例二
以甲基三甲氧基硅烷为硅源，采用乳化法制备气凝胶。通过 改变乳化剂的种类和浓度，研究乳化剂对气凝胶性能的影响 。
实验注意事项与安全措施
01
02
03
03
气凝胶的生产工艺及设备
气凝胶的生产工艺
气凝胶的生产工艺流程
01
从原料开始，经过一系列的化学反应和物理处理，最终得到气
凝胶产品。
气凝胶生产工艺的分类
02
根据生产工艺的不同，气凝胶可以分为化学气凝胶、物理气凝
胶和复合气凝胶等。
气凝胶生产工艺的特点
03
这些生产工艺具有不同的特点，如生产效率、产品性能等，根
气凝胶市场发展趋势
随着科技的不断进步和应用的深入拓 展，气凝胶市场将迎来更加广阔的发 展空间，预计未来几年将持续保持快 速增长态势。
气凝胶的技术发展趋势
气凝胶制备技术
目前，气凝胶的制备技术已经比较成熟，但制备效率、成本、环保性等方面仍 需进一步改进。未来，研究者将致力于开发更加高效、环保、低成本的制备技 术，以进一步推动气凝胶的应用。
气凝胶生产过程中的问题及解决方案
原料问题
气凝胶生产过程中，原料的纯度、稳定性等因素会影响产 品质量。解决方案：对原料进行严格筛选和检测，确保原 料的质量和稳定性。
反应控制问题
化学反应过程中，温度、压力、浓度等参数的控制会影响 产品质量。解决方案：采用先进的控制系统和检测设备， 对反应过程进行精确控制。
气凝胶的表面覆盖了大量的极性基团，使其具有很高的化学活性和吸附性能，可以 用于催化剂、吸附剂、隔热材料等领域。
气凝胶 生产 工艺
气凝胶生产工艺气凝胶是一种轻质、高强度、高隔热性能的非金属材料，广泛应用于航空航天、建筑、能源等领域。
本文将介绍气凝胶的生产工艺，主要包括材料准备、溶胶、凝胶化、干燥、热处理、表面处理和包装等方面。
1. 材料准备气凝胶的生产需要准备多种材料，包括硅酸盐、二氧化硅、氢氧化钠、硝酸钙、聚苯乙烯磺酸钠等。
其中，硅酸盐和二氧化硅是制备气凝胶的主要原料，氢氧化钠和硝酸钙是催化剂，聚苯乙烯磺酸钠是表面活性剂。
2. 溶胶将硅酸盐和二氧化硅溶解在水中，形成均匀的溶胶。
在这个过程中，需要控制好温度和搅拌时间，以保证溶胶的质量。
3. 凝胶化在溶胶中加入催化剂和表面活性剂，使溶胶中的粒子相互交联，形成三维网络结构。
这个过程需要在一定的温度和湿度条件下进行，以保证凝胶的质量。
4. 干燥将凝胶放在干燥环境中进行干燥处理，除去其中的水分和溶剂。
在这个过程中，需要控制好温度和湿度，以保证干燥的质量。
5. 热处理在一定温度下对干燥后的凝胶进行热处理，增强其力学性能和隔热性能。
这个过程中需要注意控制好温度和时间，以避免凝胶的变形和破裂。
6. 表面处理对热处理后的凝胶进行表面处理，提高其耐腐蚀性和抗氧化性。
这个过程中可以采用涂层、镀膜等方法进行处理。
7. 包装将表面处理后的凝胶进行包装，以保护其不受外界环境的影响。
包装材料可以选择塑料袋、纸袋等，根据实际需求进行选择。
总之，气凝胶的生产工艺主要包括材料准备、溶胶、凝胶化、干燥、热处理、表面处理和包装等方面。
在生产过程中需要注意控制好各个工艺参数，以保证气凝胶的质量和性能。
气凝胶
PH对于凝胶形成的影响： 缩聚通常是在碱条件下完成的，酸性条件下形成 的凝胶的孔较小，除去其中的水比较困难，碱性条 件下，易于形成大孔，易于溶剂置换、除去。 通过调节反应溶液的酸碱度，控制水解 － 缩聚 过程中水解反应和缩聚反应的相对速率，可控制得 到凝胶的结构。
在酸性条件下( pH =2 ～5 范围内) ，水解速率较快，体系中存在 大量硅酸单体，有利于成核反应，因而形成较多的核，但尺寸都较 小，最终将形成多分枝弱交联度、低密度网络的凝胶; 在碱性条件下，缩聚反应速率较快，硅酸单体一经生成即迅速缩聚， 因而体系中单体浓度相对较低，不利于成核反应，而利于核的长大 及交联，易形成致密的胶体颗粒，最终得到颗粒聚集形成胶粒状的 凝胶。
1.长链有机分子贯穿于凝胶，但是不与凝胶的网络相联 2.长链的有机分子聚合物是伴随着凝胶网络结构形成的 时候原位生成的。凝胶经超临界CO2干燥处理，得到气 凝胶。
作为世界最轻的固体， 正式入选吉尼斯世界纪 录。
许多气凝胶能够制成透明或半 透明材料，如硅气凝胶。气凝 胶的折射率接近于 1，对入射光 几乎没有反射损失，能有效透 过太阳光，由于组成气凝胶的 骨架结构一般都是由在 1-100nm 的单元组成，故对蓝光和紫外 光有较强的散射呈现蓝色。例 如硅气凝胶的折射率接近 1，同 时对红外和可见光的湮灭系数 之比高达 100以上，使得其能在 让太阳光有效通过的同时，还 阻止环境温度的红外辐射，从 而成为一种理想的透明绝热材 料。并阻止环境的热红外辐射。
纳米级材料 低导热系数 低密度（3kg/m3）
高孔隙率（80-90%）
比表面积大
折射率小，接近于1
气凝胶拥有强大的隔热功能
热学性能方面，气凝胶具有优异的 隔热属性。气凝胶的热传导主要由 气态传导、固态传导组成，由于气 凝胶独特的纳米多孔三维网络状结 构，使得在常压下材料孔隙内的气 体对热传导的贡献极低,气凝胶的固 态传导率比相应的玻璃态材料低2-3 个数量级。另外无机气凝胶能耐高 温，在800℃以下，结构和性能无明 显变化，如Al2O3气凝胶则可耐 2000℃的高温，在作为高温隔热材 料方面，有着无比的优越性。
气凝胶
美宇航局 “星尘计划”华裔科学家-邹 哲
欢迎各位老师批评指正！ 谢谢！
气凝胶
2013-12
主要内容
➢ 气凝胶的发展历程 ➢ 概念 ➢ 优势、缺陷及改进方法 ➢ 制备方法 ➢ 用途及应用前景 ➢ 实验思路
气凝胶的发展历程
1931年，美国斯坦福大学Kistler通过水解水玻璃首次制备 得到气凝胶。
1985年，德国维尔兹堡大学物理所组织召开首届“气凝胶国 际研讨会”简称ISA。（2012年，为第十届ISA会议）
气凝胶的保温隔热原理
• 对流：当气凝胶材料中的气孔直径小于70nm时，气孔
内的空气分子就失去了自由流动的能力，相对地附着在气 孔壁上，这时材料处于近似真空状态。
• 辐射：由于材料内的气孔均为纳米级气孔再加材料本身
极低的体积密度，使材料内部气孔壁数日趋于“无穷多”， 对于每一个气孔壁来说都具有遮热板的作用，因而产生近 于“无穷多遮热板”的效应，从而使辐射传热下降到近乎 最低极限
气凝胶材质帐篷 适用于极低恶劣环境 南极洲、北极圈探险队专用 防水、质轻、保温
气凝胶的用途及应用前景
城市高级建筑墙 体保温
韧性 轻质 拉伸强度 结构力度
实验思路
阅读大量书籍及文献，掌握制备SiO2气凝胶的方法； 通过碳纳米管、陶瓷纤维等掺杂提高气凝胶的性能； 测试分析：物相分析（XRD、Raman），微观形态 （SEM），热学性能，力学性能等 预期找到新的掺杂物或新方法，能提高气凝胶的性能
• 热传导：由于近于无穷多纳米孔的存在，热流在固体
中传递时就只能沿着气孔壁传递，近于无穷多的气孔壁构 成了近于“无穷长路径”效应，使得固体热传导的能力下 降到接近最低极限
气凝胶的缺陷及改进
气凝胶
气凝胶是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。
气凝胶是世界上已知密度最低的人造发泡物质。
气凝胶气凝胶是一种固体，但是99%都是由气体构成，外观看起来像云一样，借由临界干燥法将凝胶里的液体成分抽出。
这种方法会令液体缓慢地被脱出，但不至于使凝胶里的固体结构因为伴随的毛细作用被挤压破碎。
最常见的气凝胶为二氧化硅气凝胶。
SiO2气凝胶是一种防热隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料。
SiO2气凝胶材料具有极低的导热系数，可达到0.013-0.016W/(m·K)，低于静态空气（0.024W/(m·K)）的热导系数。
即使在800℃的高温下其导热系数才为0.043W/(m·K)。
高温下不分解，无有害气体放出，属于绿色环保型材料；由于硅气凝胶的低声速特性，它还是一种理想的声学延迟或高温隔音材料。
该材料的声阻抗可变范围较大(103-107kg/m2·s)，是一种较理想的超声探测器的声阻耦合材料。
初步实验结果表明，密度在300 kg/m3左右的硅气凝胶作为耦合材料，能使声强提高30 dB，如果采用具有密度梯度的硅气凝胶，可望得到更高的声强增益；纳米结构的气凝胶还可作为新型气体过滤，与其它材料不同的是该材料孔洞大小分布均匀，气孔率高，是一种高效气体过滤材料；硅气凝胶的折射率接近l，而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上，能有效地透过太阳光中的可见光部分，并阻隔其中的红外光部分，成为一种理想的透明隔热材料，在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。
早在1931年，Steven.S.Kistler就开始研究SiO2气凝胶。
他最初采用的方法是用硅酸钠水溶液为原料，将其水溶液进行酸性浓缩，利用超临界水再溶解二氧化硅，用乙醇交换孔隙中的水后，利用超临界流体干燥技术制成了最初的真正意义上的气凝胶。
这种材料的特点是透明、低密度、高孔隙率。
气凝胶十大品牌
各品牌产品优缺点及改进方向
• 产品优缺点：不同品牌的气凝胶产品在性能、价格、质量等方 面存在差异。一些品牌的产品具有较高的性能和稳定性，但价 格较高；一些品牌的产品价格较低，但性能和质量较差。因此 ，各品牌需要结合自身情况和市场需求，不断改进产品性能和 质量，提高产品性价比。
各品牌产品优缺点及改进方向
02
CATALOGUE
气凝胶十大品牌介绍
纳诺（NanoNest）
专业气凝胶材料生产商，拥有先进的纳米技术和成熟的工艺，产品性能稳定可靠， 广泛应用于隔热、隔音、轻量化等领域。
持续创新，多次获得国家技术发明奖和专利奖，为行业的发展做出重要贡献。
国际化布局，产品远销全球多个国家和地区，与众多知名企业建立了战略合作关系 。
THANKS
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详细描述
气凝胶是一种具有纳米多孔结构、超低导 热性和高弹性模量的先进材料。在气凝胶 的十大品牌中，每个品牌的产品都具备高 性能的特点。例如，Aerogel品牌的超低 导热性和高弹性模量使其在隔热和增强增 韧方面表现出色；而Carbon One品牌的 耐高温性能和抗化学腐蚀性使其在高温环 境和恶劣的化学环境下都能保持良好的性 能。
绿色环保与可持续发展
总结词
绿色环保和可持续发展是气凝胶行业的未来趋势。
详细描述
随着环保意识的提高和可持续发展的呼声日益高涨，气 凝胶企业需要关注绿色环保和可持续发展。通过采用环 保材料和生产工艺，减少生产过程中的环境污染，同时 关注产品的生命周期管理，实现资源的高效利用。此外 ，气凝胶企业还应积极探索与环保相关的商业模式，如 循环经济、绿色金融等，以推动行业的可持续发展。
02
拥有多项专利和技术，注重产品的研发和创新，不断推出适应
气凝胶的制备与应用情况
气凝胶的制备与应用情况气凝胶是一种具有气凝胶结构的材料，具有优异的低密度、多孔性、高比表面积和热稳定性等特点，广泛应用于催化剂、吸附材料、保温隔热材料、传感器、能源存储等领域。
本文将从气凝胶的制备方法以及其在不同领域的应用情况进行详细介绍。
一、气凝胶的制备方法1.凝胶法凝胶法是通过溶胶的凝胶化过程制备气凝胶。
主要包括湿凝胶法、溶胶凝胶法和准凝胶法。
湿凝胶法是将溶胶脱水形成凝胶，然后通过固化和干燥等步骤得到气凝胶。
常见的湿凝胶法有法雯特凝胶法、湿法共沉淀法等。
溶胶凝胶法是通过溶胶溶液的凝胶化过程制备气凝胶。
常见的溶胶凝胶法有沉淀凝胶法、气泡共沉淀法等。
准凝胶法是通过将溶胶与凝胶前体物质（如无机盐）反应生成气凝胶。
常用的准凝胶法有凝胶浸渍法、凝胶共沉淀法等。
2.溶胶法溶胶法是通过湿化学方法将溶胶均匀分散在溶剂中，然后通过蒸发或冷冻干燥等过程得到气凝胶。
溶胶法具有操作简便、制备周期短、成本低等优点。
常见的溶胶法有溶胶冻干法、溶胶喷雾干燥法、溶胶旋转涂布法等。
二、气凝胶的应用情况1.催化剂气凝胶具有高比表面积和丰富的孔结构，可以作为高效催化剂的载体。
通过调控气凝胶的成分和孔结构，可以增加催化剂的活性和选择性。
以二氧化硅气凝胶为载体的铂催化剂在甲醇醇解反应中表现出优异的催化性能。
2.吸附材料气凝胶具有多孔结构和大比表面积，可以作为优良的吸附材料。
以二氧化硅气凝胶为例，可用于石油催化裂化中的混合烃分离、VOCs吸附等。
此外，气凝胶还可以用于水处理、气体分离、环境污染物吸附等领域。
3.保温隔热材料气凝胶的低密度和高孔隙率使其成为优秀的保温隔热材料。
以二氧化硅气凝胶为例，其导热系数仅为0.014-0.03W/(m·K)，远低于传统保温材料。
气凝胶可以应用于建筑、航空航天、电子等领域的保温隔热。
4.传感器由于气凝胶具有高比表面积和丰富的孔结构，可作为传感器的敏感材料。
以二氧化硅气凝胶为例，可以用于传感气体，如甲醛、甲苯等。
第3章-气凝胶
工业领域应用
在石化行业、化工行业和冶金行业中，管道、 炉窑及其它热工设备普遍存在，用SiO2气凝胶及 其复合材料替代传统的保温材料对它们进行保温 ，可以大大减少热能损失，提高热能利用率, 还可 以用作液态天然气罐和储油罐等, 以及汽车，轮船 ，飞机等发动机，排气管的隔热。
石化行业应用
石化行业保温应用
世界最轻的固体，正式入选吉尼斯世界纪录。 密度为3.55Kg/m3，仅为空气密度的2.75倍。 这种气凝胶呈半透明淡蓝色，重量极轻，因此 人们也把它称为“固态烟”。
什么是气凝胶？
SiO2气凝胶SEM图
SiO2气凝胶微观图
什么是气凝胶？
气凝胶分类：按其组分，可分为单组分气凝胶，如SiO2 ，Al2O3，TiO2，炭气凝胶（有机气凝胶炭化后得到）等 ；多组分气凝胶，如SiO2/Al2O3，SiO2/TiO2等。最典型 的研究最多的气凝胶是单组份的SiO2气凝胶和炭气凝胶（ 有机气凝胶）。
航空航天领域应用
派宇航员登陆火星预定于2018 年进行 气凝胶正用来为人类首次登陆 火星时所穿的太空服研制一种 保温隔热衬里 Aspen Aerogel公司的一位资深 科学家马克· 克拉耶夫斯基认为 ，一层18毫米的气凝胶将足以 保护宇航员抵御零下130度的低 温。他说：“它是我们所见过 的最棒的绝热材料。”
光学领域
纯净的 SiO2气凝胶是透明无色的，它的折射率（ 1.006～ 1.06）非常接 近于空气的折射率，这意味着SiO2气凝胶对入射光几乎没有反射损失， 能有效地透过太阳光。 SiO2气凝胶可以被用来制作绝热降噪玻璃。利用不同密度的 SiO2气凝 胶膜对不同波长的光制备光耦合材料，可以得到高级的光增透膜。 SiO2气凝胶的折射率和密度满足 n-1≈2.1×10-4r/(kg/m3)，当通过控制制 备条件获得不同密度的SiO2气凝胶时，它的折射率可在1.008-1.4 范围内 变化，因此SiO2气凝胶可作为切仑科夫探测器中的介质材料，用来探测 高能粒子的质量和能量。
国内外气凝胶发展现状
国内外气凝胶发展现状气凝胶作为一种具有微孔结构和高比表面积的材料，在化学工业、环境保护、能源领域以及生物医药等领域都具有广泛的应用前景。
近年来，国内外对气凝胶的研究和发展取得了许多进展，其在材料科学领域的应用也越来越受到重视。
一、气凝胶的定义和特性气凝胶是指由固体颗粒悬浮在气体或液体中形成的凝胶。
气凝胶具有极低的密度、高孔隙率、大比表面积和优异的介电特性等特点。
这种特殊的微观结构赋予气凝胶许多独特的物理和化学性质，使其在吸附、隔热隔音、催化和传感等方面具有潜在的应用价值。
二、气凝胶的制备方法目前，常见的气凝胶制备方法主要包括溶胶-凝胶法、超临界干燥法、模板法、原位聚合法和胶凝析分离法等。
每种制备方法均有其独特的优点和适用范围，可根据具体的应用需求选择合适的制备方法。
三、国内外气凝胶研究现状在国内外，气凝胶的研究领域涵盖了材料科学、化学工程、环境科学、生物医药等多个学科。
在材料科学领域，气凝胶的应用已逐渐扩展到功能材料、电子器件、传感器等领域；在环境科学领域，气凝胶的高吸附性和选择性使其成为污染物治理和废水处理的理想材料；在生物医药领域，气凝胶作为药物载体和组织修复材料也表现出良好的应用潜力。
四、气凝胶的应用前景随着社会的不断发展和科技的进步，气凝胶作为一种新型材料将有望在更多领域得到应用。
未来，可以通过结构设计和功能化改性，进一步拓展气凝胶的应用范围，提高其性能和稳定性，为解决能源、环境和健康等方面的挑战提供更多有效的解决方案。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，国内外对气凝胶的研究和应用呈现出多样化和跨学科的特点，为气凝胶的发展开辟了广阔的前景。
未来，随着材料科学和工程技术的不断发展，相信气凝胶将会在更多领域展现其独特的价值和应用潜力。
希望在不久的将来，气凝胶能够为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
气凝胶产品介绍
运动器材公司邓禄普(Dunlop)已经研制出一系列用气凝胶加固的壁球和网球球拍，据说这种球拍能释放更大的力量2001年，英国诺丁汉66岁的鲍勃·斯托克尔拥有了一套用气凝胶隔热的房子，他也因此成为拥有这种房子的第一位英国人。他说：“保温效果大大改善了。我把自动调温器调低了5度。这真是一个不可思议的变化。”2000年，一位英国登山者安妮·帕曼特尔穿上带气凝胶鞋垫的靴子爬上珠穆朗玛峰，就连睡袋也加有这种材料。她说：“我唯一的问题就是我的脚太热，这对一名登山者来说是一个大难题。”Hugo Boss公司推出了一系列用这种材料制成的冬季夹克，但在消费者纷纷抱怨这种衣服太热之后不得不下架。
工业领域应用
在石化行业、化工行业和冶金行业中，管道、炉窑及其它热工设备普遍存在，用SiO2气凝胶及其复合材料替代传统的保温材料对它们进行保温，可以大大减少热能损失，提高热能利用率, 还可以用作液态天然气罐和储油罐等, 以及汽车，轮船，飞机等发动机，排气管的隔热。
石化行业应用
石化行业保温应用
过滤与催化领域
超微粒子特定的表面结构有利于活性组分的分散,从而可以对许多催化过程产生显著的影响。气凝胶是一种由纳米粒子组成的固体材料，这种材料具有小粒径、高比表面积和低密度等特点，这些特点使气凝胶催化剂的活性和选择性均远远高于常规催化剂，而且活性组分可以非常均匀地分散于载体中，同时它还具有优良的热稳定性，可以有效的减少副反应发生。因此气凝胶作为催化剂，其活性、选择性和寿命都可以得到大幅度地提高，具有非常良好的催化特性。
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吸附性
它还有环保的优点。气凝胶被科学家们描述为“终极海绵”，其表面的数百 万小孔使其成为在水中吸附污染物的理想材料。 卡纳茨迪斯已经研制出一种新型气凝胶，用于除去水中的铅和水银。某些形 式的气凝胶可吸附溢出的油，可以用它来处理一些环境灾祸。 储能性 碳气凝胶是继纤维状活性碳以后发展起来的一种新型碳素材料，它具有很大 的比表面积(800—1000m2／g)和高电导率(10—25s／cm)且密度变化范围广 (0.05—1.0g／cm3)。如在其微孔洞内充入适当的电解液，可以制成新型可充 电电池，它具有储电容量大、内阻小、重量轻、充放电能力强、可多次重复 使用等优异特性。 初步实验结果表明：碳气凝胶的充电容量达3×104／kg2，功率密度为7kw／ kg，反复充放电性能良好。 折射率可调性 硅气凝胶的折射率接近l，而且对紫外和可见光的湮灭系数之比达100以上， 能有效地透过太阳光中的可见光部分，并阻隔其中的紫外光部分，成为一种 理想的透明隔热材料，在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。
钻石恒久进，何如气凝胶？
气凝胶的制备
在制作过程中，液态硅化合物首先与能快速蒸发的液体溶剂混合，形成凝胶， 然后将凝胶放在一种类似加压蒸煮器的仪器（高压釜）中干燥，并经过加热 和降压，形成多孔海绵状结构。琼斯博士最终获得的气凝胶中空气比例占到 了体积的99.8％。 主要成分和玻璃一样也是二氧化硅，但因为它99.8％都是空气，所以密度只 有玻璃的千分之一。
气凝胶的应用
航天应用 美国宇航局与家准备用它作为宇宙飞船的轻质耐温涂层。根据科学家计算，利用 这种凝胶能收集并将新的星际间尘埃样品运送到地球上。 彗星微粒中包含着太阳系中最原始、最古老的物质，研究它可以帮助人类更清 楚地了解太阳和行星的历史。2006年，“星尘”号飞船带着人类获得的第一批彗 星星尘样品返回地球。 美国国家宇航局的“星尘”号空间探测器已经带着它在太空中完成了一项十分 重要的使命———收集彗星微粒。 彗星星尘的速度相当于步枪子弹的6倍，尽管体积比沙粒还要小，可是当它以 如此高速接触其它物质时，自身的物理和化学组成都有可能发生改变，甚至完全 被蒸发。 有了气凝胶，这个问题就变得很简单了。它就像一个极其柔软的棒球手套，可 以轻轻地消减彗星星尘的速度，使它在滑行一段相当于自身长度200倍的距离后 慢慢停下来。在进入“气凝胶手套”后，星尘会留下一段胡萝卜状的轨迹，由于 气凝胶几乎是透明的，科学家可以按照轨迹轻松地找到这些微粒。
电影《终结者》中的机器人。 新型气凝胶材料将可打造未 来超强机器人
日常生活应用
运动器材公司邓禄普(Dunlop)研制出一系列用气凝胶加固的壁球和网球球拍， 据说这种球拍能释放更大的力量。
Hugo Boss公司推出了一系列用这 种材料制成的冬季夹克，但在消 费者纷纷抱怨这种衣服太热之后 不得不下架。
宇航员登陆火星预定于2018年进行 气凝胶正用来为人类首次登陆火星时所穿的太空服研制一种保温隔热衬里 Aspen Aerogel公司的一位资深科学家马克·克拉耶夫斯基认为，一层18毫 米的气凝胶将足以保护宇航员抵御1300的高温和零下130度的低温。他说： “它是我们所见过的最棒的绝热材料。”
军事用途
气凝胶是一种固体，但是99%都是由气体构成，外观看起来像于一样
气凝胶的发展
其实，气凝胶的发明纯属偶然。1931年，美国一位化学家不同事打赌，将普
通硅胶的水分取掉，再注入二氧化碳 等气体，结果产生了一种如梦如幻的固体。 这种固体的特别乊处在亍，尽管它号称固体，但99％的物质却是气体。因此， 外 界给它起了个“冻结的烟雾”的绰号。这种神奇的固体具有抗高温和吸油污 的特性，但由亍早期的气凝胶造价昂贵而丏非常易 碎，一直被锁在实验室里， 成了找丌到实际用途的摆设。 1983年Arlon Hunt在Berkeley实验室发现了更安全廉价的二氧化硅气凝胶制 作斱法。 八十年代后期，Larry Hrubesh领导的研究者在Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL)制备了丐界上最轻的二氧化硅气凝胶，密度是 0.003g/cm 3，仅为空气3倍 。丌久乊后 ，有机气凝胶诞生，创了气凝胶研究 的新领域。 迚入九十年代以后，对亍气凝胶领域的研究更为深入。据丌完全统计，近年来 在各类杂志上有关气凝胶的文章以达三千多篇。美国的 Science 杂志把气凝胶 列为十大热门科学乊一 。 国内也早在上个丐纪九十年代开始了关亍气凝胶的研究，并丏针对气凝胶的热 特性展开了详细的研究。
水 聚 合
前驱体
溶 胶
凝胶 胶
气 凝
气凝胶形成示意图
OC2H5 H5C2O Si OC2H5 ＋ 4H2O HO
OH Si OH OH ＋ 4C2H5OH
OC2H5
水解
OH HO Si OH OH ＋ HO
OH Si OH OH HO
OH Si OH O
OH Si OH OH ＋ H2O
缩聚
OH HO Si OH OH HO OH Si O ＋ H2O SiO2 ＋ 2H2O
照片现显示的是用氧炔焰隔着气凝胶加热一 朵花
隔音性
由于硅气凝胶的低声速特性，它还是一种理想的声学延迟或高温隔音材料。 该材料的声阻抗可变范围较大(103—107 kg／m2·s)，是一种较理想的超声 探测器的声阻耦合材料 初步实验结果表明，密度在300 kg／m3左右的硅气凝胶作为耦合材料，能使 声强提高30 dB，如果采用具有密度梯度的硅气凝胶，可望得到更高的声强 增益。 非线性光学性质 由于硅气凝胶的纳米网络内形成量子点结构，化学气相渗透法掺Si及溶液法 掺C60的结果表明，掺杂剂是以纳米晶粒的形式存在，并观察到很强的可见 光发射，为多孔硅的量子限制效应发光提供了有力证据。利用硅气凝胶的结 构以及C60的非线性光学效应，可进一步研制新型激光防护镜。 过滤与催化性质 纳米结构的气凝胶还可作为新型气体过滤 ，与其它材料不同的是该材料孔 洞大小分布均匀，气孔率高，是一种高效气体过滤材料。 由于该材料特别大的比表而积。气凝胶在作为新型催化剂或催化剂的载体方 而亦有广阔的应用前景。
脱水
工艺流程图
气凝胶的性质与作用
隔热性
气凝胶的特殊结构使气凝胶不同于其他多孔材料的热特性，并且成为最具发 展前景的一种超级隔热材料。 气凝胶是优良的热绝缘体，他们几乎能阻绝由三种传热斱式（热传导、热对 流、热辐射）带来的热量转移。凝胶中空气的成分比例至少占99.8%以上， 而空气为热的丌良导体，故它们是好的热传导隔绝材料(丌过金属凝胶在作 为绝缘体的用途时就丌是那么有效)。例如硅凝胶，由亍硅也为热的丌良导 体，其隔绝性能又更加良好了。就热对流的斱式而言，因为空气无法跨越凝 胶表面行对流作用，他们也是好的热对流隔绝材料。碳凝胶是好的热辐射隔 绝材料，因为碳元素在标准温度下能够吸收热量转移时散发的红外线辐射。 亦即，现今性质最好的气凝胶是掺入部分碳元素的硅凝胶。一寸厚的气凝胶 相当亍20至30块普通玻璃的隔热功能。 能承受1400℃高温，美国宇航局与家准备用它作为宇宙飞船的轻质耐温涂 层
气凝胶作未来的防弹住宅和军用车辆装甲。 在实验室中，一个涂有6毫米气凝胶的金属板在炸药爆炸中几乎毫发无损。气凝胶，只要充电即可具有超强力量。 这种气凝胶比空气轻，具有橡胶一样的伸展性，比钢铁更坚硬。这是一种色 带结构的微型中空碳纳米管排列，充电乊后在短短几毫秒内，气凝胶的长度 即可膨胀至2.2倍。研究人员发表在《科学》杂志中一项研究报道中称，气 凝胶薄片可以承受数十倍骨骼肌的压力。一旦它发生伸展乊后，该材料将在 当前位置被“冷冻成形”。
今年年刜，66岁的鲍博· 斯托克成为第一个用气凝胶建房子的英国人：“保 温加热的效果非常好，我将室内的温度下调了5℃，结果室内的温度仌然非 常舒适。”
保暖登山鞋 英国登山家安尼· 帕尔门特去年登珠峰时所穿的鞋子就是用气凝胶制成的，他 的睡袋里也有一层这种新材料：“当时我的问题居然是脚太暖和了！
钻石/金刚石气凝胶（Diamond Aerogel）” 美国科学家们通过高温和高压——完全效仿钻石在自然界中的形成过程— —制造出了具有金刚石晶体构造的碳气凝胶，戒者说，具有气凝胶结构的金 刚石晶体。没错——这种被称为“钻石/金刚石气凝胶（Diamond Aerogel ）”的新产物同时符合金刚石晶体和气凝胶两者的定义，是两种本来特性迥 异物质的完美结合。 具体的制作过程是这样的：科学家们拿出一块碳气凝胶，这时这块气凝胶 的内部结构还是海绵状的；然后将其放迚一个金刚石对顶砧（Diamond Anvil Cell）中，往其中灌满氖气（Neon Gas）乊后，斲以20G帕的高压 和1200K的高温，硬生生地将碳气凝胶“结晶化”。——别看这一过程说得 轻松，为了让气凝胶丌在巨大的压力和温度乊下直接支离破碎，在气凝胶结 构孔隙中的氖气可谓至关重要，因为它在5G帕以上的高压下会成为固体，起 到支撑气凝胶脆弱结构的作用。 这种全新的物质是已知最轻的金刚石晶体，密度为40毫克/立斱厘米，而 丏由亍结构整齐，其导电性和光学性质都值得期待——比如说，它是完全透 明的。此外，由亍碳材料和人体丌排异，钻石气凝胶也可以用来“装点”人 的体内，在“坚硬”和“轻灵”乊间提供一个折中的选择。
气凝胶
工程090326 陈猛
气凝胶的定义
气凝胶又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量 比固体含量少得多，戒凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外 表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。 气凝胶也具凝胶的性质，即膨胀作用、触变作用、离浆作用。
最轻的固体 美国宇航局科学家研制出的一种气凝胶，作为丐界最轻的固 体，正式入选吉尼斯丐界纪录。 密度为3.55Kg/m3，仅为空气密度的2.75倍。干燥的松木密 度（500千克每立斱米）是它的140倍。 这种气凝胶呈半透明淡蓝色，重量极轻，因此人们也把它称 为“固态烟”。