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气凝胶专栏

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气凝胶复合材料工艺及纳米微孔绝热材料

发布时间:2019-01-31 18:57:56

        一般来说因为气凝胶很脆,基本上无法当独应用,市场上销售的气凝胶多为气凝胶与增强纤维的复合产品。复合的方式也大体上分为两种,一种叫原位复合或一次复合,另一种叫两次复合。
       所谓一次复合就在气凝胶制备过程的溶胶-凝胶阶段,硅溶胶直接浸润增强纤维,共同经历凝胶老化、改性、干燥,直到产品生产结束。这种方法获得的气凝胶复合材料,相对而言气凝胶是连续相,纤维是分散相,所得气凝胶产品往往可以获得较低的导热系数,并且产品质量的一致性较好,也是目前国内外气凝胶企业的主流复合方式。
        所谓二次复合,就是先制备出气凝胶粉末,然后在设法把气凝胶粉末与纤维复合在一起。这种方法获得产品气凝胶和纤维都不是连续相,气凝胶均匀分散难度较大,目前采用此法的气凝胶企业较少。
       气凝胶毡
气凝胶毡
       在纳米孔绝热材料家族,除了气凝胶外,还有另一个分支就是纳米微孔绝热材料,其在高温下优异隔热性能甚至优于当前的气凝胶材料。纳米微孔绝热材料与气凝胶材料主要区别是:在工艺上,气凝胶采用的溶胶-凝胶技术获得整体连续的纳米孔结构,形象来说就像是一个孔洞尺寸极小的蜂窝,纳米微孔绝热材料制备过程一般是通过分散混合工艺把不同组分的纳米颗粒与增强纤维均匀分散,加入一定量粘结剂,再经压制成型,通过纳米颗粒堆积形成纳米孔洞结构;在产品形态上,气凝胶当前以毡和板为主,纳米微孔为板和异形件为主;在应用温度上,气凝胶一般应用于650℃以下,纳米微孔绝热材料一般应用在700℃以上,1200℃以下的范围。两者在使用温度和产品形态上有互补性。
       从工艺角度进一步展开,纳米微孔绝热材料相对于当前气凝胶主要做了三个方面的优化:一是其组分中含有较高比例的红外遮光剂,进一步制约了高温辐射对传热影响;二是组分纤维含量大大减少,减少了高温下增强纤维对的热传导;三是产品密度一般为350-500kg/m3(气凝胶一般为200kg/m3左右),平均纳米孔径较小,对高温下的空气对流进一步限制。

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