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一文了解二氧化硅气凝胶保温材料类型及应用


来源:中国粉体网   江岸

[导读]  二氧化硅气凝胶独特的微观纳米结构使其具有低密度、高比表面积和高孔隙率的特点。这些特点使其在热学、光学、电学、声学等方面均有独特的优良性质,可作为高效隔热保温材料、声阻抗耦合材料、低介电绝缘材料、催化剂及催化剂载体等,其中高效隔热保温材料的应用较为广泛。

二氧化硅气凝胶独特的微观纳米结构使其具有低密度、高比表面积和高孔隙率的特点。这些特点使其在热学、光学、电学、声学等方面均有独特的优良性质,可作为高效隔热保温材料、声阻抗耦合材料、低介电绝缘材料、催化剂及催化剂载体等,其中高效隔热保温材料的应用较为广泛。


二氧化硅气凝胶在保温隔热领域的主要应用产品形式有4种:气凝胶粉体/颗粒;气凝胶毡;气凝胶板;气凝胶玻璃。



气凝胶粉体/颗粒


SiO2气凝胶粉体的制备方法非常成熟,主要有两种:


通过超临界方法制备大块气凝胶,然后通过不同破碎方法,制备不同粒径气凝胶粉体材料;


通过常压干燥成型的方法制备气凝胶粉体材料;


因粉体材料不易成型,SiO2气凝胶粉末一般不单独作为隔热保温材料使用。但可作为功能结构材料的夹层、填充层使用;或者与其他材料复合和粘结作为保温隔热材料来使用。


气凝胶毡


气凝胶毡是将SiO2气凝胶在湿溶胶阶段与纤维增强材料复合,然后经过凝胶、干燥制得气凝胶毡。该方法即有保温绝热特点,又通过复合有效解决气凝胶机械强度低、易碎、易裂等问题。




SiO2气凝胶毡生产示意图


气凝胶毡纤维增强材料分两类:一类是韧性,强度较好的有机纤维;另一类是耐高温的无机纤维。




气凝胶毡类产品具有良好保温隔热效果、疏水性能和极好柔韧性,是一种理想的保温隔热材料,广泛应用于各个行业的保温隔热领域,如航空航天领域,耐高温的各类工业管道、罐体及其他弧面设备的保温隔热。


气凝胶板


气凝胶板与气凝胶毡类似,通过气凝胶和其他材料复合制成板材。不同是气凝胶板不是在溶胶阶段和纤维材料复合,而是将纯气凝胶和纤维、颗粒、砂浆、金属、有机高分子等复合制成刚性板材。气凝胶板除应用在建筑物和冷冻容器等工业用保温材料,还可应用于军工及航空和航天领域。


气凝胶玻璃


气凝胶除具备低导热系数,低密度,阻燃等特点外,还具有透明性。纯SiO2气凝胶具有类似玻璃的高透过率,但气凝胶极限拉伸强度小,质脆,易碎,导致气凝胶产品很难作为玻璃直接应用。主要有气凝胶镀膜玻璃和真空夹层气凝胶玻璃两大类。


气凝胶镀膜玻璃是在普通玻璃表面增加一层气凝胶薄膜来提高隔热性能;真空夹层玻璃是在中空玻璃夹层填充气凝胶材料,按照夹层内气凝胶的形状又分为两类:夹层填充物为SiO2气凝胶颗粒;夹层填充物为整块气凝胶。



颗粒状气凝胶制备的玻璃(A)和整块气凝胶制备的玻璃(B)


参考资料:


邹雪艳.不同形貌纳米二氧化硅的制备及形成机理研究

豆新丰.二氧化硅气凝胶隔热涂料的性能评价

王衍飞. 气象凝胶复合陶瓷纤维刚性隔热瓦的制备及性能研究

魏鹏湾. 二氧化硅气凝胶复合隔热材料研究进展

张德忠. 二氧化硅气凝胶在保温隔热领域中的应用


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