改变世界的神奇材料二氧化硅气凝胶

气凝胶是一类纳米多孔材料的统称,通常衍生自湿凝胶,其骨架是由纳米粒子构成的三维网络结构,结构中充满了气体分散介质。其特殊的纳米多孔结构使其具有独特的热学、光学、声学以及电学性能。创下15项吉尼斯世界纪录,曾被科学杂志誉为能“改变世界的神奇材料”。气凝胶的种类很多,有硅系、碳系、硫系、金属氧化物系、金属系等,其中二氧化硅气凝胶是应用最广,产业化最成熟的一种气凝胶,它也称“冻结的烟”或“蓝烟”是世界上最轻的固体物质材料。是目前隔热领域研究最多也是较为成熟的一种耐高温气凝胶。二氧化硅气凝胶材料通常是与红外遮光剂、增强剂进行复合,提高二氧化硅气凝胶的隔热和光学性能,使其具有实用价值的纳米孔超级绝热材料。主要应用于航空航天、军事、电子、新能源汽车、建筑、家电、工业设备、石油管道等领域的保温隔热、节能减排。

二氧硅气凝胶的特性

1.隔热性

二氧化硅气凝胶材料具有极低的导热系数,可达到0.-0.W/(m·K),低于静态空气(0.W/(m·K))的热导系数,比相应的无机绝缘材料低2-3个数量级。

2.隔音性

由于硅气凝胶的低声速特性,它还是一种理想的声学延迟或高温隔音材料。该材料的声阻抗可变范围较大(-kg/m2·s),是一种较理想的超声探测器的声阻耦合材料。初步实验结果表明,密度在kg/m3左右的硅气凝胶作为耦合材料,能使声强提高30dB,如果采用具有密度梯度的硅气凝胶,可望得到更高的声强增益。

3.非线性光学性质

由于硅气凝胶的纳米网络内形成量子点结构,化学气相渗透法掺Si及溶液法掺C60的结果表明,掺杂剂是以纳米晶粒的形式存在,并观察到很强的可见光发射,为多孔硅的量子限制效应发光提供了有力证据。利用硅气凝胶的结构以及C60的非线性光学效应,可进一步研制新型激光防护镜。4.过滤及催化性质纳米结构的气凝胶还可作为新型气体过滤,与其它材料不同的是该材料孔洞大小分布均匀,气孔率高,是一种高效气体过滤材料。由于该材料特别大的比表面积。气凝胶在作为新型催化剂或催化剂的载体方亦有广阔的应用前景。5.折射率可调性二氧化硅气凝胶的折射率接近l,而且对红外和可见光的湮灭系数之比达以上,能有效地透过太阳光中的可见光部分,并阻隔其中的红外光部分,成为一种理想的透明隔热材料,在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。由于建筑施工部门的能源使用占世界总能耗和温室气体排放的很大比例,为实现建筑业节能减排,发展绿色建筑的市场空间巨大,也将成为气凝胶材料的最大应用场景之一。为提高建筑物能效水平,建筑物的隔热成为重要课题。为了获得尽可能高的热阻,开发应用气凝胶材料实现低热导率值成为一个重要的解决方案。中亨新材作是一家集科研、生产、销售于一体的高新技术企业。公司自成立之日起,一直致力于高效绝热保温材料的研发和生产,经过多年的不懈努力,研制出了具有自我知识产权的高效纳米孔气凝胶绝热保温材料。中亨新材自主研发的气凝胶真空绝热板,应用于建筑上保温隔热性能是较为优异的,其导热系数很低,可小于0.W/(m·K),保温效果可相当于传统材料的5倍甚至以上,高效节能。在安全性能上,中亨新材气凝胶真空绝热板做得也很不错,其由无机材料制成,健康环保,并且防火性能达到A级,火灾危险性低,同时,即便在越来越高的节能要求下,它的使用厚度也不像传统材料那般厚重,不仅能降低保温系统厚度,安全性也更高。中亨真空绝热板的保温系统优异,还采用与主材高度匹配的辅材,包含饰面材料,确保了系统间的亲和性和稳定,有效防止外墙脱落。同时有效地解决了建筑保温材料高效节能、防火防脱落的突出问题,性能优越。部分内容来源于网络,如有侵权请联系我们删除!

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