氣凝膠簡(jiǎn)介

氣凝膠是一種高分散固態(tài)三維納米材料，是目前已知熱導(dǎo)率最低的固體材料。因輕若薄霧藍(lán)色泛藍(lán)，又被稱為“藍(lán)煙”在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)等領(lǐng)域顯示許多奇特的性能，被譽(yù)為“改變世界的神奇材料” 微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出“蜂窩狀”的多孔形貌。

納米級(jí)別孔空50nm范圍內(nèi)；三維納米骨架顆粒(2-5nm)；孔隙率可高達(dá)99.8%；加之其比表面積可高達(dá)1000m2·g-1等獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定其具有極低的導(dǎo)熱率。列入20世紀(jì)90年代以來10大熱門科學(xué)技術(shù)之一，是具有巨大應(yīng)用價(jià)值的軍民兩用技術(shù)。

1.隔熱原理

• 零對(duì)流效應(yīng)

理論研究表明，當(dāng)氣凝膠中的氣孔尺寸小于70nm時(shí)，由于空氣和納米纖細(xì)骨架之間的相互作用，空氣分子失去了自由流動(dòng)的能力，而是相對(duì)的附著在納米纖細(xì)骨架上，導(dǎo)致氣凝膠的熱對(duì)流能力極低。

• 納米纖細(xì)骨架阻熱效應(yīng)

熱傳導(dǎo)主要沿著構(gòu)成氣凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米纖細(xì)骨架進(jìn)行，由于骨架纖細(xì)(~1nm)，再者進(jìn)一步延長(zhǎng)了傳熱路徑，導(dǎo)致氣凝膠的熱傳導(dǎo)能力接近最低極限。

• 多壁阻隔效應(yīng)

熱輻射波在氣凝膠中會(huì)受到納米纖細(xì)骨架和氣孔之間界面的不斷散射，由于氣凝膠內(nèi)的氣孔為納米孔，且孔隙率極高，相當(dāng)于增加了無數(shù)的散射中心，限制了輻射自由程，導(dǎo)致氣凝膠的熱輻射能力接近最低極限。

2.五大特性

• 超低導(dǎo)熱系數(shù)

隔熱性能是傳統(tǒng)隔熱材料的2-5倍，高溫下優(yōu)勢(shì)更明顯。

• 超強(qiáng)疏水

具有極強(qiáng)的疏水性，因此可以避免材料因進(jìn)水而沉降的問題，長(zhǎng)期使用也無需更換。

憎水率≥99.5%

體積吸濕率≤0.5%

質(zhì)量吸濕率≤0.5%

吸水率（全浸）≤5%

• 超強(qiáng)防火

屬于無機(jī)材料，本身不具備可燃物質(zhì)，因此具有優(yōu)良耐火性和耐煙性，達(dá)到燃燒性能A1級(jí)。耐熱區(qū)間在-200~1000℃。

• 質(zhì)輕、用量少、施工便捷

質(zhì)輕：孔隙率95%-98%，密度低

用量少：保溫厚度是傳統(tǒng)材料的1/2至1/5

施工便捷：卷狀，易裁剪，易安裝

• 使用壽命長(zhǎng)、環(huán)保無毒

主要成分為無機(jī)材料，可長(zhǎng)期耐受大部分酸堿環(huán)境。等效性實(shí)驗(yàn)結(jié)果：650℃下長(zhǎng)期使用15年后收縮<1%，且無熔融燒結(jié)、粉化現(xiàn)象。阿侖尼烏斯研究方法測(cè)試熱老化（650°C，3H）表明，氣凝膠的使用壽命可達(dá)15年以上。F/CL含量低于JC/T 618-2005標(biāo)準(zhǔn)。

3.工藝流程

根據(jù)工藝不同，氣凝膠干燥主要分為超臨界干燥工藝和常壓干燥工藝兩種，其他尚未實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)技術(shù)還有真空冷凍干燥、亞臨界干燥、傳導(dǎo)干燥、蒸發(fā)干燥等。

超臨界干燥技術(shù)是最早實(shí)現(xiàn)批量制備氣凝膠的技術(shù)，通過壓力和溫度控制，使溶劑在干燥過程中達(dá)到其本身的臨界點(diǎn)處于超臨界狀態(tài)的溶劑無明顯表面張力，從而可以實(shí)現(xiàn)凝膠在干燥過程中保持完好骨架結(jié)構(gòu)，在保持原有結(jié)構(gòu)的前提下去除凝膠內(nèi)的大量液體而制得氣凝膠。

素材來源航天烏江

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