气凝胶材料的低成本大规模生产,进一步利用制成气凝胶毡、气凝胶板、气凝胶玻璃、气凝胶涂料等,可以作为绝热材料、隔声材料、吸附剂、干燥介质、催化剂载体等进行应用。其中,气凝胶毡、板可以用于建筑保温、管道及设备保温等,深入开发这些保温材料可以进一步丰富市场中保温材料的种类,具有更加多样的应用范围,具有很好的市场前景。高热阻、阻燃的气凝胶材料丰富了保温隔热材料市场,提高建筑的保温性能和节能特性,避免了能源资源的浪费,气凝胶的阻燃特性也提高了住户的安全保障。轻质保温的气凝胶材料制品将突破目前建筑保温材料自身发展的瓶颈,有效推动住宅产业化、建筑节能及其评价等产业的发展,可有效提高节能环保功能,积极促进我国建筑节能产业的绿色发展。气凝胶绝热板于目前常用的绝热保温材料相比,绝热效果可提高2~10倍。常见气凝胶零售
科学家声称,气凝胶的基本制备原理是除去凝胶中的溶剂,让其保留完整的骨架。在以往制备气凝胶的案例中,科学家主要采用溶胶—凝胶法和模板导向法。前者可以批量合成,但是可控性差;后者能产生有序的结构,但依赖于模板的精细结构和尺寸,难以大量制备。高超课题组另辟蹊径,探索出无模板冷冻干燥法:将溶解了石墨烯和碳纳米管的水溶液在低温下冻干,便获得了“碳海绵”,并且可以任意调节形状,令生产过程更加便捷,也使这种超轻材料的大规模制造和应用成为可能。常见气凝胶零售天阳气凝胶绝热板保温绝热。
干燥技术:目前产业化中主要使用的技术是超临界干燥技术和常压干燥技术,其他尚未实现批量生产技术还有真空冷冻干燥、亚临界干燥等。超临界干燥技术是实现批量制备气凝胶技术,已经较为成熟,也是目前国内外气凝胶企业采用较多的技术,超临界干燥可以实现凝胶在干燥过程中保持完好骨架结构。常压干燥技术一种新型的气凝胶制备工艺,是当前研究极活跃,发展潜力很大的气凝胶批产技术。其原理是采用疏水基团对凝胶骨架进行改性,避免凝胶孔洞表面的硅羟基相互结合并提高弹性,同时采用低表面张力液体臵换凝胶原来高比表面积的水或乙醇从而可以在常压下直接干燥获得性能优异的气凝胶材料。尽管目前超临界干燥工艺日益成熟、产品质量满足产业化要求,但是超临界干燥设备制造具有一定门槛,且原料有机硅源价格较高。相比超临界干燥技术,常压干燥技术在设备投入、硅源上均具有明显的成本优势,在技术上存在一定的门槛,适合于后期气凝胶的大规模量产。
气凝胶材料可用作涂覆材料,在基体表面添加隔热保护。将气凝胶颗粒以及粘合剂、阻燃剂、发泡剂进行混合制备出气凝胶粘合剂组合物,并在气凝胶涂料表面再涂覆热反射层面,可大幅提升原材料的耐热性能。气凝胶材料也可与阻燃剂协同使用,获得更好的阻燃性的同时也能够提高材料的强度和韧性。有一种Sb2O3-SiO2复合气凝胶无机阻燃剂,具有较大的比表面积,其与塑料,橡胶等高分子聚合物基体产生了牢固的界面粘合力,提高了复合气凝胶阻燃剂在聚合物熔体中的分散性、流动性,提高了阻燃效果,减少了因添加无机类阻燃剂给聚合物基体造成的力学性能的损失。气凝胶看上去像凝固的烟,但它的成分与玻璃相似。
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。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入多孔材料并逐步减速,实现“软着陆”,如选用透明气凝胶在空间捕获高速粒子,可用肉眼或显微镜观察被阻挡、捕获的粒子。在25℃室温下,上海天阳气凝胶毡的导热系数约为0.018W/m·K。常见气凝胶零售
气凝胶可以承受相当于自身质量几千倍的压力,在温度达到1200摄氏度时才会熔化。常见气凝胶零售
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,是热导率极低的固态材料,可望替代聚氨脂泡沫成为新型冰箱隔热材料。掺入二氧化钛可使硅气凝胶成为新型高温隔热材料,800K时的热导率为0.03w/m·K,作为**配套新材料将得到进一步发展。常见气凝胶零售