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    氣凝膠

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    氣凝膠的工藝流程及干燥工藝有哪些?

    發(fā)布時(shí)間:2019-01-30 19:37:18

           氣凝膠是一種具有納米多孔結構的新型材料,1931年由美國人Kistler.S.發(fā)明,因輕若薄霧藍色泛藍,又被稱(chēng)為“藍煙”、“凍結的煙”,創(chuàng )下15項吉尼斯紀錄,在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)等領(lǐng)域顯示出許多奇特的性能,被稱(chēng)為改變世界的神奇材料,被列入20世紀90年代以來(lái)10大熱門(mén)科學(xué)技術(shù)之一,是具有巨大應用價(jià)值的軍民兩用技術(shù)。

           氣凝膠因成分不同,主要有二氧化硅氣凝膠、氧化鋁氣凝膠、氧化鋯氣凝膠和碳氣凝膠等。當前二氧化硅氣凝膠的絕熱性能最為引人注目,技術(shù)也最為成熟,國內外氣凝膠的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展大多圍繞二氧化硅氣凝膠絕熱應用展開(kāi)。

           氣凝膠因納米多孔網(wǎng)絡(luò )結構,孔隙率高達80~99.8%,常溫25℃導熱系數可低達0.013w/(m•k),是迄今為止絕熱性能最好的材料,在航空航天、石油化工、電力冶金、船舶車(chē)輛、精密儀器、冰箱冷庫、服裝帳篷、建筑節能等領(lǐng)域的有廣闊的應用前景,是傳統隔熱材料革命性替代產(chǎn)品?!?/span>

       

    氣凝膠制作工藝流程

    氣凝膠制備包含以下過(guò)程:

    氣凝膠制備的典型工藝過(guò)程

     

     氣凝膠制備的典型工藝過(guò)程

          氣凝膠性能主要由其納米孔洞結構決定,一般通過(guò)溶膠-凝膠工藝獲得所需納米孔洞和相應凝膠骨架,由于凝膠骨架內部的溶劑存在表面張力,在普通的干燥條件下會(huì )造成骨架的坍縮,氣凝膠制備技術(shù)核心在于避免干燥過(guò)程中由于毛細管力導致納米孔洞結構塌陷。

    干燥

     

       

     對應地,為消除應力,一般可以從以下幾個(gè)方面采取措施:

    措施

    減小應力主要措施

     

          根據干燥工藝的不同,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)現批量生產(chǎn)技術(shù)還有真空冷凍干燥、亞臨界干燥等。

          超臨界干燥技術(shù)是最早實(shí)現批量制備氣凝膠技術(shù),已經(jīng)較為成熟,也是目前國內外氣凝膠企業(yè)采用較多的技術(shù)。超臨界干燥旨在通過(guò)壓力和溫度的控制,使溶劑在干燥過(guò)程中達到其本身的臨界點(diǎn),形成一種超臨界流體,處于超臨界狀態(tài)的溶劑無(wú)明顯表面張力,從而可以實(shí)現凝膠在干燥過(guò)程中保持完好骨架結構。目前已經(jīng)實(shí)現批產(chǎn)技術(shù)一般采用二氧化碳作為干燥介質(zhì),簡(jiǎn)稱(chēng)二氧化碳超臨界干燥技術(shù)。

          常壓干燥一種新型的氣凝膠制備工藝,是當前研究最活躍,發(fā)展潛力最大的氣凝膠批產(chǎn)技術(shù)。其原理是采用疏水基團對凝膠骨架進(jìn)行改性,避免凝膠孔洞表面的硅羥基相互結合并提高彈性,同時(shí)采用低表面張力液體置換凝膠原來(lái)高比表面積的水或乙醇從而可以在常壓下直接干燥獲得性能優(yōu)異的氣凝膠材料。

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