中国粉体网7月3日讯 SiO2气凝胶与孔洞结构在微米级和毫米级的多孔材料不同, 其纤细的纳米结构使得材料的热导率极低, 具有极大的比表面积, 对光、 声的散射均比传统的多孔性材料小得多。 SiO2气凝胶的热量传递通过固体热传导、 气体热传导和辐射热传导 3 种方式共同完成。 SiO2气凝胶的孔隙和纤维的纳米多孔网络结构的弯曲路径分别阻止了空气的气态热传导和凝胶骨架的固态热传导, 通过掺杂红外吸收剂还可以阻隔热辐射。这 3 方面共同作用, 几乎阻断了热传递的所有途径, 使 S i O2气凝胶起到很好的绝热效果。 SiO2气凝胶的导热系数在 0 . 013 W / ( m K )以下, 远低于常温下静态空气的导热系数[ 0 . 0 25 W / ( m K ) ] , 且具有密度低、 防水阻燃、 绿色环保、 防酸碱耐腐蚀、不易老化、使用寿命长等特点。二氧化硅气凝胶的主要成分为 S i O2, 不含对人体有害的物质, 所得的产品无放射性, 与传统隔热材料相比更具优越性。此外, SiO2气凝胶有较高的声阻抗性, 吸附能力超过了传统的活性炭吸附材料, 产品具有很高的附加值, 因此被称为超级隔热材料。
但是, SiO2气凝胶独特的网络结构、 高孔隙率和低密度等特点也导致了其本身质地脆弱, 并且在温度较高的环境中, 半透明的 SiO2气凝胶材料很难阻抗辐射热导率的影响, 因此在很多领域中, SiO2气凝胶较难作为隔热材料单独使用, 需要对其进行掺杂改性处理或者与其他隔热材料复合使用才能达到理想的使用效果。
传统气凝胶的制备需要昂贵的原料和超临界干燥设备, 生产成本极高, 这是阻碍气凝胶商业生产的主要原因。最新发展的气凝胶制造方法已改用低成本原料如水玻璃, 而且无须进行超临界干燥, 生产成本大幅下降, 将促使更多的气凝胶商业应用。如何获得在较低的密度下兼有良好强度和热导率的气凝胶复合材料是今后研究的问题之一。
相比于其他类型的功能材料, SiO2气凝胶隔热材料具有显著的优越性, 在民用、 化工、 建筑、 航天、医药等领域都有着广阔的应用前景。特别是在航天领域, SiO2气凝胶隔热材料作为超级隔热材料, 解决了航天技术上一系列难题, 对航天技术的发展具有重大的意义。
但是, SiO2气凝胶独特的网络结构、 高孔隙率和低密度等特点也导致了其本身质地脆弱, 并且在温度较高的环境中, 半透明的 SiO2气凝胶材料很难阻抗辐射热导率的影响, 因此在很多领域中, SiO2气凝胶较难作为隔热材料单独使用, 需要对其进行掺杂改性处理或者与其他隔热材料复合使用才能达到理想的使用效果。
传统气凝胶的制备需要昂贵的原料和超临界干燥设备, 生产成本极高, 这是阻碍气凝胶商业生产的主要原因。最新发展的气凝胶制造方法已改用低成本原料如水玻璃, 而且无须进行超临界干燥, 生产成本大幅下降, 将促使更多的气凝胶商业应用。如何获得在较低的密度下兼有良好强度和热导率的气凝胶复合材料是今后研究的问题之一。
相比于其他类型的功能材料, SiO2气凝胶隔热材料具有显著的优越性, 在民用、 化工、 建筑、 航天、医药等领域都有着广阔的应用前景。特别是在航天领域, SiO2气凝胶隔热材料作为超级隔热材料, 解决了航天技术上一系列难题, 对航天技术的发展具有重大的意义。
