【行业】气凝胶材料专题:高效隔热材料(19页)
气凝胶是一种隔热性能优异的固体材料,应用潜力大。其具有高比表面积、低密度等物理性质,基于特殊的微观结构广泛应用于建筑、电力、家电、轨道交通、航空航天等领域。目前应用最广泛且技术成熟的为硅基气凝胶,即 SiO2 气凝胶。
气凝胶制备过程中,干燥步骤最为关键。气凝胶由无机硅源或有机硅源前驱体制备而成,通过控制溶剂、温度、催化剂等制备得到湿凝胶,湿凝胶经过老化、改性干燥得到气凝胶。目前干燥方法主要有超临界干燥、常压干燥及冷冻干燥,将空气取代湿凝胶孔隙中的溶液获得多孔结构。干燥过程为气凝胶合成过程中最为关键的步骤,原因是湿凝胶在干燥过程中,溶剂在孔中蒸发,应力极大,对于凝胶结构的保持是较大的挑战,若条件控制不当,将会导致气凝胶孔结构塌陷,使其强度降低。
气凝胶材料利用通常为气凝胶保温板、毡、垫等复合材料形式。气凝胶材料本身强度低、脆性大,其直接使用受到限制,因此通常将其与有机聚合物、纤维增强材料进行复合,制备得到兼具刚性和柔性的保温材料。常用的复合材料包括玻璃纤维、预氧丝、陶瓷纤维等。在具体使用过程中,还可以将气凝胶复合材料外表包覆膜材料、玻璃布等,避免气凝胶复合材料掉粉、破碎,进一步地保障其完整性以最大化保温功效。