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气凝胶及其复合材料应用
发布时间:2022-10-17   浏览次数:

01隔热保温方面的应用

气凝胶可被用作隔热板应用在建筑物外墙,起到保温作用。既不会增加建筑外墙的厚度,还可节省建筑材料,降低建筑成本。此外,气凝胶还可以对气体运输管道起到隔热和保温效果。


02声学方面的应用

气凝胶因其密度低,质量较轻且无污染等优异性能,是一种非常好的吸声材料,被广泛应用到城市住房和工厂建设中,可吸附城市噪音以及工厂生产制造过程中所产生的噪音污染。


03电学方面的应用

气凝胶的介电常数较低且具有可调控性,因此可作为衬底材料用于集成电路中,从而有效提高电子的运算速率。气凝胶是电绝缘材料,可避免电路漏电,同时也被广泛应用到光学和化学催化剂载体等领域。


04水处理方面的应用

气凝胶是一种多孔纳米材料,其密度较低、比表面积大、孔隙率高,可快速吸收水资源中的化学污染品,保持水质清洁。


05氧化物及其复合气凝胶

氧化物气凝胶属于气凝胶领域中较成熟的种类之一,通常采用醇盐或盐类作为前驱体,采用酸碱两步催化法制备而成。在氧化物原有优良性能基础上附加了轻质、高孔隙率、高比表面积等特性。目前,氧化物气凝胶研究较多的主要是SiO2、TiO2、ZrO2和Al2O3气凝胶及复合气凝胶。


06碳化物及其复合气凝胶

碳化物是一种高硬度、高熔点和化学性质稳定的化合物,一般通过原位生成法制得。在制备过程中控制工艺参数将碳化物制成气凝胶结构,可提升气凝胶材料的使用温度,进而拓展在高温领域的应用,如航天航空、高温窑炉、核能等领域。


07氮化物及其复合气凝胶

氮化物气凝胶是一种新型的无机气凝胶,目前的研究主要集中在Si3N4气凝胶和BN气凝胶,还涉及少量其他氮化物气凝胶的研究,如C3N4气凝胶和氮化钒(VN)气凝胶。将氮化物材料制备成多孔气凝胶结构,将兼具气凝胶与氮化物的优异特性,这对于拓展氮化物材料的应用具有十分重要的意义,但是国内外对于氮化物气凝胶的研究尚处于基础阶段,该类气凝胶的研究仍有较大发展空间。


08聚合物基有机气凝胶

聚合物基有机气凝胶是以高聚物分子通过与胶体粒子之间以氢键或范德华力相结合而形成的具有多孔网络结构的有机化合物。与传统的无机气凝胶相比,有机气凝胶的性能主要取决于聚合物种类,因此聚合物基有机气凝胶具有灵活的设计性和性能可调性。聚合物基有机气凝胶主要有聚氨酯(PU)、聚脲(PUA)、聚酰亚胺(PI)等。随着研究的深入,还出现了间规聚苯乙烯(PS)、聚间苯二胺(PMPD)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰胺(PA)、聚吡咯(PPy)等其他种类的聚合物基气凝胶。


09石墨烯气凝胶

石墨烯气凝胶(GA)又称石墨烯泡沫、石墨烯海绵或者石墨烯宏观结构体。除了具有碳气凝胶的一系列优异特性外,GA还因构筑单元优异的理化性能而具备大孔结构和超弹性等独特性能,进而成为当下研究的热点。


10量子点气凝胶

将量子点(QDs)引入气凝胶,能够得到既具备QDs良好光学、催化性能,同时具备气凝胶吸附、传感、隔热保温等特性的量子点气凝胶。作为一种新兴技术材料,其优异的性能将迅速成为研究的热点。


11生物质基有机气凝胶

继氧化物、碳化物、氮化物等无机气凝胶和聚合物基传统有机气凝胶的研究之后,生物质基有机气凝胶凭借原料的分布广泛和获取方式简易等优势而受到极大的关注。同时,生物质基原料往往绿色无毒,普遍具有生物相容性、生物可降解性等特点,这极符合当前绿色化学理念。


12气凝胶材料目前存在问题及发展方向

1.形成机制有待进一步研究;

2.功能型气凝胶材料的研究有待继续深入;

3.规模化生产问题还未解决。

来源:绝热节能网
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