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二氧化硅气凝胶(玻璃纤维针刺毡基材气凝胶毡)特征及性能

发布时间:2019-01-29 13:47:10

       采用玻璃纤维针刺毡做基材 的SiO2气凝胶复合保温材料微观结构特征及性能,主要表现在由纤维基材与SiO2 气凝胶结合成的复合材料中,气凝胶团聚体颗粒镶嵌于以纤维材料为骨架的大量微米级甚至更大量级的孔隙中。从广州佳鸿复合材料有限公司实验室拍摄的纤维毡增强气凝胶复合材料的 SEM 照片中,可清晰地看到纤维毡—气凝胶复合材料的架构特征。气凝胶具有海绵状多孔网络结构,其孔洞和骨架颗粒的大小大多在100 nm 以下,细长的纤维与气凝胶团聚体颗粒交织在一起。图中右半部显示的是左半部所示的复合材料同一区域放大1000 倍后的形貌,可见复合后的材料保持了气凝胶的高孔洞率和纳米孔结构。虽然纤维材料的掺入略增加了复合材料的固态热传导,但其与纯 SiO2 气凝胶非常一致的微观结构特征决定了该复合材料仍然具有极低的导热系数。
 气凝胶纤维复合材料的 SEM 照片
 气凝胶纤维复合材料的 SEM 照片
       佳鸿热保护实测由密度为 0. 12 ~ 0. 20 g /cm3 的玻璃纤维针刺毡基材与 SiO2 气凝胶复合制成的保温材料的导热系数,发现其差异较小,均低于 0. 025 W/(m·K)。关于选用与玻璃纤维基材在密度或其他性能上差异较大的基材,其制成的气凝胶复合保温材料导热系数是否有较大差异有待进一步研究。玻璃纤维针刺毡良好的整体强度和结构的完整性对自身强度脆弱的气凝胶起到了较好的定型和增强作用,使制成的复合保温材料强度大大提高。佳鸿热保护实测表明,玻璃纤维针刺毡复合保温材料的气凝胶毡抗压强度均大于 2 MPa,可以满足较多用户的实用需要。
 
       实验表明SiO2 气凝胶是一种高通透性多分支状的三维纳米多孔网络结构的保温隔热材料,具有许多独特性质和良好的应用前景。采用常压干燥及表面修饰技术制备的疏水 SiO2 气凝胶,与超临界干燥制备的气凝胶具有相似的纳米多孔结构。佳鸿复合材料利用玻璃纤维针刺毡复合 SiO2 气凝胶制成的保温隔热材料既保持了纯 SiO2 气凝胶的微观结构特征,还具有极低的导热系数,保温隔热性能优异,又获得较好的强度,可满足实用需要。

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