气凝胶ppt课件

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硅气凝胶 PPT课件

硅气凝胶 PPT课件

表面上带有2个羟基的胶体粒子
SiO2醇凝胶结构
制备 气凝胶制备的典型工艺过程
超临界干燥:由于凝胶骨架内部的溶剂存在表面张力,在普通的干燥条件下会 造成骨架的坍缩。超临界干燥旨在通过压力和温度的控制,使溶剂在干燥过程中 达到其本身的临界点,完成液相至气相的超临界转变。过程中溶剂无明显表面张 力,在维持骨架结构的前提下完成湿凝胶向气凝胶的转变。
制备
反应机理
二氧化硅气凝胶的制备主要采用正硅酸乙酯,正甲基硅烷或 水玻璃等作为硅源。溶胶-凝胶过程中通过硅源物质的水解和缩 聚获得具有三维网络结构的二氧化硅凝胶。
以正硅酸乙酯为例,反应机理如下:
制备
反应机理
经过水解和浓缩,SiO2的分子链不断增加。当这些氧化物连接 到一起,形成三维网络结构。这些胶体粒子同样维持其网络结构不 变,溶剂充满于胶体粒子间隙,此时称为醇凝胶。醇凝胶由固相部 分和液相部分组成,固相部分由彼此连接的氧化物粒子三维网络结 构组成,液相充满固相网络结构。
简介
气研 凝究 胶进

二氧化硅气凝胶 有机气凝胶 碳气凝胶
简介
二氧化硅气凝胶的特性
Samuel Stephens Kistler 1931年发明 最轻的固体:0.03 kg/m3 孔径率最高的纳米孔材料: 90%~99.8% 拥有最大比表面积: 200-1000 m2/g 热导率最低的固体材料:TC=12 mW/mK 隔热,透明, 憎水,防震, 隔音 化学性能稳定: 等同于玻璃 (SiO2)
制备 凝胶的形成过程
气凝胶的制备一般要经过溶胶-凝胶聚合和后处理两个过程。 • 溶胶-凝胶法是指金属的有机或无机化合物在溶液(一般指有
机溶液)中水解缩合成胶液,然后出去溶剂形成凝胶,最终制 得固体氧化物和其他化合物的方法; • 气凝胶的后处理是指在溶胶-凝胶聚合过后,经过老化、防开 裂、干燥 等一系列步骤得到性能独特的气凝胶。

纤维素气凝胶的制备PPT课件

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3.1 常压干燥
无需特别的设备,操作也比较简单, 费用较低,但是在常压干燥过程中几乎不可能 避免表面张力对气凝胶结构的破坏,很难获得 完整结构的块体气凝胶材料。
3.2 超临界干燥
在一定温度与压力范围内, 可分为液相、固相与气相,当温 度和压力达到某一临界点之后, 达到超临界状态,此时任意比例 的组分都是相互溶解的,仅存在 一个相 --- 超临界流体,在这种 环境下的干燥过程当然不受表面 张力的影响。 在临界温度时,液化开始 和终了在同一点上(c=d)(图 3.1中31.1℃等温线),该点所 对应压力 (72.2×PΘ,PΘ=101325Pa)即 为临界压力。
发 展
优 点
与传统的使用熔融一冷却法制备玻璃 和陶瓷等材料相比: (1) 反应温度低,能确保各组份分子保持其 物理、化学特性; (2) 反应从溶液开始,确保各组份在分子状 态混合均匀,防止相分离; (3) 化学计量准确,易于加工成型,易于改 性,易于控制掺杂成分的种类和数量; (4) 不涉及高温反应,所以副反应少,可制 备高纯度和高均匀度的材料; (5) 工艺简单、生产设备简单,不需要昂贵 设备等。
图3.1 CO2 的P-V等温线
超 临 界 干 燥
在高压釜中,控制釜内的压力和温度, 超过干燥介质的超临界点后液-气界面消失,不 再存在表面张力,利用干燥介质替换水凝胶中 的溶剂,之后释放干燥介质,釜内压力和温度 回复常温常压后,干燥结束即得到完整的纳米 网络结构。
图3.2 超临界干燥装置
3.3 冷冻干 燥
(1)纤维素二糖基是纤维素链的重复单元,长度为1.03nm,且邻近 两个葡萄糖基之间偏转180°;
(2)分子链一端是在第四碳原子上连有仲醇羟基,另一端是在第一 个碳原子上连有伯醇羟基,该羟基上的氢原子易与基环上的氧原子结 合形成酸基而显还原性;

气凝胶简介演示

气凝胶简介演示
气凝胶在承受压力和稳定性方面 存在一定的局限性,需要优化制 备工艺和材料配方以提高其性能 。
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。

二氧化硅气凝胶保温材料课件

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通过技术创新降低二氧化硅气凝胶保 温材料的生产成本,提高生产效率。
加强二氧化硅气凝胶保温材料的市场 推广,提高消费者对产品的认知度和 接受度。
拓展应用领域
进一步拓展二氧化硅气凝胶保温材料 在建筑、航空航天、工业等领域的应 用范围。
05
二氧化硅气凝胶保温材料 的应用案例
建筑保温领域的应用
节能建筑
二氧化硅气凝胶保温材料具有优良的保温性能,可以有效降低建筑物的热损失, 提高建筑的能效。
02
它具有高比表面积、低导热系数 、高孔隙率等特点,能够有效地 隔绝温度传递,从而实现保温效 果。
二氧化硅气凝胶保温材料的特性
01
02
03
04
高效保温
二氧化硅气凝胶保温材料的导 热系数极低,能够有效阻止热
传导,提高保温效果。
轻质柔软
二氧化硅气凝胶保温材料具有 极高的孔隙率和比表面积,质
地轻盈柔软,方便使用。
航空航天
二氧化硅气凝胶保温材料因其 轻质柔软、高效保温等特性, 在航空航天领域也有广泛应用 。
其他领域
除了上述领域,二氧化硅气凝 胶保温材料还可应用于汽车、
船舶、家电等领域。
02
二氧化硅气凝胶保温材料 的制备方法
溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种常用的制备二氧化硅气凝胶保温材料的方法。
该方法通过将硅酸酯或硅烷醇溶液进行水解和缩聚反应,形成溶胶,再经过凝胶化 、老化、干燥和热处理等步骤,制备出二氧化硅气凝胶。
二氧化硅气凝胶具有较好的化学稳定性,不易与酸、碱等物质发生化学反应, 能够适应各种复杂环境。
长期稳定性好
在长时间的使用过程中,二氧化硅气凝胶的性能不易发生变化,具有较长的使 用寿命。
环境友好性

气凝胶简介ppt课件

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14
气凝胶的热学特性及其应用
Ⅰ.气凝胶材质透明,光线可自由透射 Ⅱ.低折射率,对入射光几乎没有反射损失,太阳光透过率高达87% Ⅲ.纳米孔状材料,内部存在大量微小孔洞,孔隙率在80%~99.8%。 布满了无限多的孔壁,而这些孔壁都是辐射的反射面和折射面,极大 地阻滞了辐射的热量散失。
太阳能利用:因此气凝胶特别适合于用作太阳能集热器及其它集热装 置的保温隔热材料,当太阳光透过气凝胶进入集热器内部,内部系统 将太阳光的光能转化为热能,气凝胶又能有效阻止热量流失。
• 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
9
气凝胶在太空任务的应用
美“火星探路者”探测器 (保护机器人电子仪器设备)
“火星漫步者”,抵挡入夜-100℃超低温
俄罗斯“和平号”空间
气凝胶可以作为飞机上使用的隔热消音材料 。据报道,航天飞机及宇宙飞船在重返大气 层时要经历数千摄氏度的白炽高温,保护其 安全重回地球的绝热材料正是SiO2气凝胶。 美国NASA在“火星流浪者”的设计中,使用 了SiO2气凝胶作为保温层,用来抵挡火星夜晚 的超低温。
20
工业设备及管道的保温
锅炉、炼解炉、 干燥机和窑的 保温
28
安装示意图
29
气凝胶复合材料
应用在暖气管道上的效果图
30
一层6mm厚的气凝胶复合材料 可使热水管的温度从86度降到30度
31
包裹在汽车的发动机上
应用在高速列车上
包裹在储油罐上
铺在地板上
32
33
房屋隔热效果对比
34
冷藏集装箱、保温集装箱

《气凝胶的应用》课件

《气凝胶的应用》课件
为航空航天领域带来革命性的变化。
新能源领域
气凝胶在新能源领域的应用涉及电池隔膜、储能材料等方面, 具有较高的技术门槛和市场需求,未来发展潜力巨大。
气凝胶的环境友好性发展
环保性能提升Leabharlann 气凝胶作为一种环境友好型材料,其 环保性能在未来将得到进一步优化和 提升,如降低生产过程中的环境污染 、提高废弃气凝胶的回收利用率等。
锂离子电池电极材料
总结词
气凝胶作为锂离子电池的电极材料,具有高能量密度、 长寿命和快速充电等优点。
详细描述
锂离子电池是现代电动汽车和可再生能源储存系统的关 键组成部分。气凝胶作为电极材料,能够提供高能量密 度和长寿命的电池性能。同时,气凝胶的快速充电能力 也提高了电池的充电速度和使用效率。此外,气凝胶电 极材料还具有环保、低成本等优点,为电动汽车和可再 生能源储存系统的普及和应用提供了有力支持。
航天器用隔热材料
要点一
总结词
气凝胶因其超强的隔热性能和轻质特点,成为航天器理想 的隔热材料。
要点二
详细描述
在航天领域,气凝胶被广泛应用于航天器的隔热系统,如 卫星和火箭的整流罩、机翼和尾翼等部位。气凝胶能够有 效地阻隔外部热量和内部热量,保护航天器内部的仪器和 设备免受高温和低温的影响。同时,气凝胶的轻质特点也 减少了航天器的重量,提高了有效载荷和能源效率。
油品吸附处理
总结词
气凝胶能够有效吸附油品,在油品处理领域具有广泛 的应用前景。
详细描述
气凝胶具有较大的比表面积和孔体积,能够有效地吸 附油品和其他有机溶剂。在油品泄漏事故中,气凝胶 可以快速吸附泄漏的油品,减少对环境和生态的污染 。此外,气凝胶还可以用于油品脱硫、脱氮等精制过 程,提高油品的质量和环保性。

超材料气凝胶.pptx

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一、气凝胶:世界上最轻的气体
英文aerogel,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,或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。
被称为冷烟、固体烟、固体空气或者蓝烟的气凝胶是目前已知 固体物质中最轻并且性能最好的隔热材料,其体积的90%以上都是 极微小的纳米孔洞,其余部分由三维纳米网状孔壁构成。
气凝胶内部充满了两端开放并与表面相通的纳米孔,其 高达1000m2/g的比表面积说明了其中包含孔的数量之多, 因此声音在其中传播时,声能将被其大量存在的孔壁大 大消耗,这使得气凝胶具有比普通多孔材料高数十倍的 吸声效果。
第12页/共20页
由于气凝胶的密度可以通过改变制备条件对其进行控制,因此使得声 阻亦可调。这一特性使得气凝胶可作为声阻耦合材料,如作为压电陶 瓷与空气的声阻耦合材料。 水声反声材料是指声波由水中入射到材料层上能无损耗地全部反射 出去的材料。
第13页/共20页
3、催化特性及其应用
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,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
三、基本特性(5大特性,主要介绍3点)
1、热学特性及其应用 气凝胶的纳米多孔结构使它具有极佳的绝热性能,其热导率甚至比
空气还要低,空气在常温真空状态下的热导率为0.026W/(m·k),而 气凝胶在常温常压下的热导率一般小于0.020W/(m·k),在抽真空的 状态下,热导率可低至0.004W/(m·k)。

气凝胶的详细介绍课件

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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。

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军事辆装甲 。
✓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。
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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
➢ 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。”
精品课件
➢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
➢ 气凝胶内含大量的空气,典型的孔洞线度在l—l00 纳米范围,孔洞率在80%以上,是一种具有纳米结 构的多孔材料,在力学、声学、热学、光学等诸 方面均显示其独特性质。它们明显不同于孔洞结 构在微米和毫米量级的多孔材料,其纤细的纳米 结构使得材料的热导率极低,具有极大的比表面 积.对光、声的散射均比传统的多孔性材料小得 多,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。
✓ 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。

气凝胶的应用-PPT精选文档

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聚 合
前驱体
溶 胶
凝胶

气 凝
气凝胶形成示意图
OC2H5 H5C2O Si OC2H5 + 4H2O HO
OH Si OH
OH OH OH HO Si OH O OH Si OH OH + H2O
Hale Waihona Puke OH + 4C2H5OH水解
缩聚
OC2H5
OH HO Si OH OH + HO
Si OH
OH HO Si OH OH HO
工业中气凝胶的应用
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,或凝胶的 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,作为世 界最轻的固体,正式入选吉尼斯世界纪录。 密度为3.55千Kg/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”。
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。
气凝胶的应用
航天应用 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。2019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。
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。
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7
气凝胶样品进行的表面形貌分析 8
➢ 气凝胶属于一种固体,但99%是由气体构成,外 观看起来像云一样。它有数百万小孔和皱摺,如 果把1立方厘米的气凝胶拆开,它会填满一个有足 球场那么大的地方。它的小孔不仅能像一块海绵 一样吸附污染物,还能充当气穴。
➢ 气凝胶内含大量的空气,典型的孔洞线度在l—l00 纳米范围,孔洞率在80%以上,是一种具有纳米 结构的多孔材料,在力学、声学、热学、光学等 诸方面均显示其独特性质。它们明显不同于孔洞 结构在微米和毫米量级的多孔材料,其纤细的纳 米结构使得材料的热导率极低,具有极大的比表 面积.对光、声的散射均比传统的多孔性材料小 得多,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。
气凝胶太空服
✓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。”
➢导热性和折射率也很低,热绝缘能力比最 好的玻璃纤维还要强39倍。
➢由于具备这些特性,气凝胶便成为航天探 测中不可替代的材料,俄罗斯“和平”号 空间站和美国“勇气号”火星探测器都用 它来进行热绝缘。
15
16
➢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” 号飞船将带着人类获得的第一批彗星星尘 样品返回地球。
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军事用途
✓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。
22
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
➢ 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。”
18
19
➢1999年,美国宇航局给其“星 尘”(Stardust)号探测器装备了一种塞满气 凝胶的棒球手套,用于捕捉彗星尾部的尘 埃。
➢2000年,该探测器满载尘埃样本返回地球。 ➢2002年,美国宇航局创立的阿斯彭气凝胶
(Aspen Aerogel)公司生产了一种更坚固、 更柔韧的气凝胶。
20
➢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。
17
➢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。
气凝胶
Aerogel
1
固 体 烟
2
3
气 凝 胶 隔 热
4
5
6
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,或凝胶的空间网状 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,气凝胶的组成通 常是非晶的,例如,致密的石英是晶体, 但是二氧化硅气凝胶是非晶的,这有点像 是泡沫玻璃。
✓ 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,而且对紫外和可见光的湮灭系
➢ 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。
23
隔热材料
9
➢气凝胶由一位美国化学家于1931年在打赌 时发明出来
➢早期的气凝胶非常易碎和昂贵,所以主要 在实验室里使用。
➢直到90年代前美国宇航局开始对这种物质 感兴趣,并让其发挥更为实际的用途,这 种材料终于走出了实验室。
10
最轻的固体
➢美国宇航局科学家研制出的一种气凝胶, 作为世界最轻的固体,正式入选吉尼斯世 界纪录。
➢密度为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”。
11
➢ 新型气凝胶是由美国国家宇航局下属的“喷气推 进实验室”材料科学家Larry Hrubesh博士研制的。
➢ 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。
12
水 聚合Leabharlann 前驱体溶胶凝胶
气凝胶形成示意图
气凝 胶
13
水解
OC2H5
H5C2O Si OC2H5 + 4H2O
OC2H5
OH HO Si OH + 4C2H5OH
OH
缩聚
OH
OH
HO Si OH + HO Si OH
OH
OH
OH
OH
HO Si O Si OH + H2O
OH
OH
脱水 OH HO Si OH OH
OH HO Si O + H2O
SiO2 + 2H2O
工艺流程 14
➢常见的氧化硅气凝胶可以在绝对零度到 650℃的范围内使用,有些类型的气凝胶最 高能承受1400℃的高温。
➢非常坚固耐用。可以承受相当于自身质量 几千倍的压力
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