氣凝膠的實(shí)踐使用是從航天范疇開(kāi)端的。俄羅斯“平和”號(hào)空間站和美國(guó)“火星探路者”探測(cè)器上,用氣凝膠資料來(lái)進(jìn)行熱絕緣,氣凝膠資料可以習(xí)慣-196至1400攝氏度的溫度,且因其導(dǎo)熱系數(shù)極低,可確保探測(cè)器在極端溫度下正常作業(yè)。截止到現(xiàn)在,氣凝膠資料很多使用是其優(yōu)異的絕熱功能。以氣凝膠復(fù)合絕熱氈為主要產(chǎn)品,氣凝膠資料在工業(yè)管網(wǎng)及窯爐、石油化工設(shè)備、修建、低溫設(shè)備及保冷等范疇有著很多的使用遠(yuǎn)景。使用于這些范疇時(shí),氣凝膠復(fù)合絕熱氈兼具保溫作用好、A級(jí)防火、高疏水等優(yōu)勝特色,使用壽命可達(dá)20年之久,以肯定的優(yōu)勢(shì)坐落保溫資料的金字塔頂。2mm厚的氣凝膠保溫服與30mm的羽絨服保溫效果相當(dāng)。氣凝膠防水
SiO2氣凝膠是目前隔熱領(lǐng)域研究極多也是較為成熟的一種耐高溫氣凝膠,其孔隙率高達(dá)80%~99.8%,孔洞的典型尺寸為1~100nm,比表面積為200~1000m2/g,而密度可低達(dá)3kg/m3,室溫?zé)釋?dǎo)率可低達(dá)12mW/(m·K)。SiO2氣凝膠材料通常是將與紅外遮光劑以及增強(qiáng)體進(jìn)行復(fù)合,以提高SiO2氣凝膠的隔熱和力學(xué)性能,使其既具有實(shí)用價(jià)值的納米孔超級(jí)絕熱材料,同時(shí)還兼有良好的隔熱和力學(xué)性能,主要應(yīng)用于航空航天、電子、建筑、家電和工業(yè)管道等領(lǐng)域的保溫隔熱。常用的紅外遮光劑有碳化硅、TiO2(金紅石型和銳鈦型)、炭黑、六鈦酸鉀等;常用的增強(qiáng)材料有陶瓷纖維、無(wú)堿超細(xì)玻璃纖維、多晶莫來(lái)石纖維、硅酸鋁纖維、氧化鋯纖維等。江蘇氣凝膠防水氣凝膠材料疏水性好,防水,防止發(fā)霉。
在日常生活中,凡是需要保溫的地方,氣凝膠都具有應(yīng)用的可能性。氣凝膠滑雪服:超薄的保溫厚度和良好的柔韌性,A級(jí)防火性能和荷葉般的疏水性能,使氣凝膠防寒服相比傳統(tǒng)羽絨服更薄一些,而且保溫性能極好??肆_值是評(píng)定衣服保暖效果的重要指標(biāo)。研究者們總結(jié)出了一個(gè)服裝熱阻計(jì)算公式:Iclo=6.45×[(tS-tA)/Φ]-0.8在這一公式中,tS為人體溫度,通常取33.3℃;tA為環(huán)境溫度;Φ為單位面積的單層服裝在單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量,一般取M的75%,M為人的基礎(chǔ)代謝熱量58W/m;Iclo為人體身上穿的所有衣服克羅值(clo)的總和,檢測(cè)表明,0.2cm厚的氣凝膠復(fù)合棉纖氈的克羅值為1.73。理論上,人體單穿一件內(nèi)襯0.6cm厚氣凝膠復(fù)合棉纖氈的衣服,即可在-8℃的環(huán)境溫度下保證溫暖。
氣凝膠起初是由S.Kistler命名,由于他采用超臨界干燥方法成功制備了二氧化硅氣凝膠,故將氣凝膠定義為:濕凝膠經(jīng)超臨界干燥所得到的材料,稱之為氣凝膠。在90年代中后期,隨著常壓干燥技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,90年代中后期普遍接受的氣凝膠的定義是:不論采用何種干燥方法,只要是將濕凝膠中的液體被氣體所取代,同時(shí)凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本保留不變,這樣所得的材料都稱為氣凝膠。氣凝膠的結(jié)構(gòu)特征是擁有高通透性的圓筒形多分枝納米多孔三位網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),擁有很高孔洞率、極低的密度、高比表面積、超高孔體積率,其體密度在0.003-0.500g/cm-3范圍內(nèi)可調(diào)。(空氣的密度為0.00129g/cm-3)。天陽(yáng)氣凝膠絕熱板保溫絕熱。
氣凝膠可與玻璃纖維、陶瓷纖維或者碳纖維進(jìn)行復(fù)合,提高體系的結(jié)合力,使表面不易脆裂粉化。常見(jiàn)的產(chǎn)品如氣凝膠玻璃纖維氈、氣凝膠陶瓷纖維氈、預(yù)氧化纖維等,該類產(chǎn)品主要應(yīng)用于管道爐體等保溫隔熱,可取代聚氨酯泡沫、石棉保溫墊、硅酸鹽纖維等不環(huán)保、保溫性能差的傳統(tǒng)柔性保溫材料。在氣凝膠基體材料表面強(qiáng)度與韌性的材料進(jìn)行復(fù)合,可提高整個(gè)材料體系的強(qiáng)度,拓寬更多的應(yīng)用領(lǐng)域。純纖維氈雖然有隔熱效果,但是表面纖維容易斷裂粉化,造成浮纖或粉末污染,不適合長(zhǎng)時(shí)間在高溫、壓縮和振動(dòng)條件下使用。為解決該問(wèn)題,市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種新的氣凝膠材料復(fù)合辦法。在氣凝膠復(fù)合層的外部覆蓋一層更強(qiáng)度、高韌性的材料如膨體聚四氟乙烯和阻燃PET纖維的復(fù)合層,這類材料能夠應(yīng)用在汽車隔熱等特殊領(lǐng)域。在25℃室溫下,上海天陽(yáng)氣凝膠氈的導(dǎo)熱系數(shù)約為0.018W/m·K。氣凝膠防水
氣凝膠絕熱板是一種柔性、高效保溫的隔熱材料。氣凝膠防水
納米多孔材料具有重要應(yīng)用價(jià)值,如利用低于臨界密度的多孔靶材料,可望提高電子碰撞激發(fā)產(chǎn)生的X光激光的光束質(zhì)量,節(jié)約驅(qū)動(dòng)能,利用微球形節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的新型多孔靶,能夠?qū)崿F(xiàn)等離于體三維絕熱膨脹的快速冷卻,提高電子復(fù)合機(jī)制產(chǎn)生的x光激光的增益系數(shù),利用極低密度材料吸附核燃料,可構(gòu)成激光慣性約束聚變的高增益冷凍靶。氣凝膠纖細(xì)的納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積、結(jié)構(gòu)介觀尺度上可控,成為研制新型低密度靶的很好候選材料。氣凝膠防水