氣凝膠的特性與應用

一、氣凝膠材料概述

    氣凝膠材料具備的高孔隙率以及納米網絡骨架相互連接所形成的介孔結構，決(jue) 定了其具備*的隔熱性能)、有機炭氣凝膠(如RF、PF、MF、PUR等體(ti) 氣凝膠經熱處理後所得氣凝膠)和碳化物氣凝膠(SiC、TiC、MoC氣凝膠等)三大類，此外還有一些多組分氣凝膠(如多相氣凝膠A12O3/SiO2、TiO2/SiO2、Fe2O3/A12O3、CuO/ZnO/A12O3、MgO/A12O3/SiO2等)。

    氣凝膠材料具備的高孔隙率以及納米網絡骨架相互連接所形成的介孔結構，決(jue) 定了其具備*的隔熱性能，有望在高溫催化劑載體(ti) 、高溫窯爐以及超高聲速飛行器等軍(jun) 用、民用領域作為(wei) 隔熱材料使用。

二、氣凝膠神奇但不神秘

1、SiO2氣凝膠

    SiO2氣凝膠是目前研究廣泛的一種隔熱材料,其孔隙率高達80%~99.8%，孔洞的典型尺寸為(wei) 1~100nm,比表麵積為(wei) 200~1000m2/g，而密度可低達3kg/m3,室溫熱導率可低達12mW/(m·K).

    具有實用價(jia) 值的納米孔超級絕熱材料應同時兼有良好的隔熱和力學性能，通常是將SiO2氣凝膠與(yu) 紅外遮光劑以及增強體(ti) 進行複合，以提高SiO2氣凝膠的隔熱和力學性能。常用的紅外遮光劑有碳化矽、TiO2(金紅石型和銳鈦型)、炭黑、六鈦酸鉀等,常用的增強材料有陶瓷纖維、無堿超細玻璃纖維、多晶莫來石纖維、矽酸鋁纖維、氧化鋯纖維等。

    美國宇航局(NASA)Ames研究中心在SiO2氣凝膠中加入陶瓷纖維作為(wei) 增強材料，製備了SiO2氣凝膠-陶瓷纖維複合隔熱瓦，與(yu) 原隔熱瓦材料相比熱導率大大降低，同時還具有一定的機械強度。

2、A12O3氣凝膠

    由於(yu) 氧化矽體(ti) 係氣凝膠使用溫度不高，高溫熱穩定性差，難以滿足高溫領域的使用要求。因此,耐高溫的氧化鋁氣凝膠就成了研究者關(guan) 注的熱點，氧化鋁氣凝膠是由美國的Yoldas製備出來的，具有密度小、熱導率低、比表麵積大、孔隙率高、使用溫度高等優(you) 點,其製備工藝與(yu) SiO2氣凝膠相似。

    J.F.Poco等以三仲丁基醇鋁為(wei) 體(ti) 采用溶膠-凝膠法，通過超臨(lin) 界幹燥技術成功製備了一種耐高溫、熱穩定性好、孔隙率高、無裂縫的塊狀氧化鋁氣凝膠。

    P.R.Aravind和Horiuchi等人在超臨(lin) 界條件下製得了Al2O3/SiO2二元氣凝膠，該氣凝膠具有良好的高溫熱穩定性,使用溫度可以達到1200℃以上。