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一文了解二氧化硅氣凝膠保溫材料類型及應(yīng)用


來(lái)源:中國(guó)粉體網(wǎng)   江岸

[導(dǎo)讀]  二氧化硅氣凝膠獨(dú)特的微觀納米結(jié)構(gòu)使其具有低密度、高比表面積和高孔隙率的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使其在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)等方面均有獨(dú)特的優(yōu)良性質(zhì),可作為高效隔熱保溫材料、聲阻抗耦合材料、低介電絕緣材料、催化劑及催化劑載體等,其中高效隔熱保溫材料的應(yīng)用較為廣泛。

二氧化硅氣凝膠獨(dú)特的微觀納米結(jié)構(gòu)使其具有低密度、高比表面積和高孔隙率的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使其在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)等方面均有獨(dú)特的優(yōu)良性質(zhì),可作為高效隔熱保溫材料、聲阻抗耦合材料、低介電絕緣材料、催化劑及催化劑載體等,其中高效隔熱保溫材料的應(yīng)用較為廣泛。


二氧化硅氣凝膠在保溫隔熱領(lǐng)域的主要應(yīng)用產(chǎn)品形式有4種:氣凝膠粉體/顆粒;氣凝膠氈;氣凝膠板;氣凝膠玻璃。



氣凝膠粉體/顆粒


SiO2氣凝膠粉體的制備方法非常成熟,主要有兩種:


通過(guò)超臨界方法制備大塊氣凝膠,然后通過(guò)不同破碎方法,制備不同粒徑氣凝膠粉體材料;


通過(guò)常壓干燥成型的方法制備氣凝膠粉體材料;


因粉體材料不易成型,SiO2氣凝膠粉末一般不單獨(dú)作為隔熱保溫材料使用。但可作為功能結(jié)構(gòu)材料的夾層、填充層使用;或者與其他材料復(fù)合和粘結(jié)作為保溫隔熱材料來(lái)使用。


氣凝膠氈


氣凝膠氈是將SiO2氣凝膠在濕溶膠階段與纖維增強(qiáng)材料復(fù)合,然后經(jīng)過(guò)凝膠、干燥制得氣凝膠氈。該方法即有保溫絕熱特點(diǎn),又通過(guò)復(fù)合有效解決氣凝膠機(jī)械強(qiáng)度低、易碎、易裂等問(wèn)題。




SiO2氣凝膠氈生產(chǎn)示意圖


氣凝膠氈纖維增強(qiáng)材料分兩類:一類是韌性,強(qiáng)度較好的有機(jī)纖維;另一類是耐高溫的無(wú)機(jī)纖維。




氣凝膠氈類產(chǎn)品具有良好保溫隔熱效果、疏水性能和極好柔韌性,是一種理想的保溫隔熱材料,廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的保溫隔熱領(lǐng)域,如航空航天領(lǐng)域,耐高溫的各類工業(yè)管道、罐體及其他弧面設(shè)備的保溫隔熱。


氣凝膠板


氣凝膠板與氣凝膠氈類似,通過(guò)氣凝膠和其他材料復(fù)合制成板材。不同是氣凝膠板不是在溶膠階段和纖維材料復(fù)合,而是將純氣凝膠和纖維、顆粒、砂漿、金屬、有機(jī)高分子等復(fù)合制成剛性板材。氣凝膠板除應(yīng)用在建筑物和冷凍容器等工業(yè)用保溫材料,還可應(yīng)用于軍工及航空和航天領(lǐng)域。


氣凝膠玻璃


氣凝膠除具備低導(dǎo)熱系數(shù),低密度,阻燃等特點(diǎn)外,還具有透明性。純SiO2氣凝膠具有類似玻璃的高透過(guò)率,但氣凝膠極限拉伸強(qiáng)度小,質(zhì)脆,易碎,導(dǎo)致氣凝膠產(chǎn)品很難作為玻璃直接應(yīng)用。主要有氣凝膠鍍膜玻璃和真空夾層氣凝膠玻璃兩大類。


氣凝膠鍍膜玻璃是在普通玻璃表面增加一層氣凝膠薄膜來(lái)提高隔熱性能;真空夾層玻璃是在中空玻璃夾層填充氣凝膠材料,按照夾層內(nèi)氣凝膠的形狀又分為兩類:夾層填充物為SiO2氣凝膠顆粒;夾層填充物為整塊氣凝膠。



顆粒狀氣凝膠制備的玻璃(A)和整塊氣凝膠制備的玻璃(B)


參考資料:


鄒雪艷.不同形貌納米二氧化硅的制備及形成機(jī)理研究

豆新豐.二氧化硅氣凝膠隔熱涂料的性能評(píng)價(jià)

王衍飛. 氣象凝膠復(fù)合陶瓷纖維剛性隔熱瓦的制備及性能研究

魏鵬灣. 二氧化硅氣凝膠復(fù)合隔熱材料研究進(jìn)展

張德忠. 二氧化硅氣凝膠在保溫隔熱領(lǐng)域中的應(yīng)用


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