您现在的位置:首页

气凝胶简介

 

         气凝胶 是一种固体物质形态,具备该 形态的物质特性在于具有纳米多孔结构。因成分不同,一般常 见的有二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆 气凝胶和碳气凝胶等。目前,二氧化 硅气凝胶的绝热性能最为引人注目,技术也最为成熟,国内外 气凝胶的产业化发展大多围绕二氧化硅气凝胶绝热应用展开,下文我 们也重点针对二氧化硅气凝胶展开论述。

        二氧化 硅气凝胶又被称作“蓝烟”、“固体烟”,是目前 已知的密度最小、质量最轻的固体材料,也是迄 今为止保温性能最好的材料。因其具 有纳米多孔结构(1~100nm)、低密度(3~250kg/m3)、低介电常数(1.1~2.5)、低导热系数(0.013~0.025W/(m·k))、高孔隙率(80~99.8%)、高比表面积(500~1000m2/g)等特点,在力学、声学、热学、光学等 诸方面显示出独特性质,气凝胶貌似“弱不禁风”,其实非常坚固耐用。它可以 承受相当于自身质量几千倍的压力,在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外它 的导热性和折射率也很低,绝缘能 力比最好的玻璃纤维还要强39倍。在航天、军事、石油、化工、矿产、通讯、医用、建材、电子、冶金等 众多领域有着广泛而巨大的应用价值,被称为“改变世界的神奇材料”。

 

基本特

       1.热学特性

       气凝胶 的纳米多孔结构使它具有极佳的绝热性能,其热导 率甚至比空气还要低很多,空气在 常温真空状态下的热导率为0.026W/(m·k)而气凝 胶在常温常压下的热导率一般小于0.015W/(m·k)在抽真空的状态下热导率可低至0.004W/(m·k)。

 

       2.声学特性

       气凝胶 内部充满了两端开放并与表面相通的纳米孔,其高达1000m2/g的比表 面积说明了其中包含孔的数量之多,因此声 音在其中传播时,声能将 被其大量存在的孔壁大大消耗,这使得 气凝胶具有比普通多孔材料高数十倍的吸声效果。

       另外由 于气凝胶的密度可以通过改变制备条件对其进行控制,因此使得声阻亦可调。这一特 性使得气凝胶可作为声阻耦合材料,如作为 压电陶瓷与空气的声阻耦合材料。压电陶 瓷具有极高的声阻,空气则 具有极低的声阻,阻抗在 二者之间某个值的材料能够匹配声学阻抗。用SiO2气凝胶耦合高 声阻的压电陶瓷和低声阻的空气,Krauss等报道 这一耦合结果使声强提高43.5dB。

 

3.催化特性

超微粒 子特定的表面结构有利于活性组分的分散,从而可 以对许多催化过程产生显著的影响。气凝胶 是一种由纳米粒子组成的固体材料,具有小粒径、高比表 面积和低密度等特点,这些特 点使气凝胶催化剂的活性和选择性均远远高于常规催化剂,而且活 性组分可以非常均匀地分散于载体中,同时它 还具有优良的热稳定性,可以有 效的减少副反应发生。因此气 凝胶作为催化剂,其活性、选择性 和寿命都可以得到大幅度地提高,具有非 常良好的催化特性。                                            

4.吸附特性                                                                                                                      由于气 凝胶由纳米颗粒骨架构成,具有高 通透性的三维纳米网络结构,拥有很高的比表面积(6001200 m2/g 和孔隙率(高达90 %以上),且孔洞又与外界相通,因此它 具有非常良好的吸附特性,在气体过滤器、吸附介 质方面有着很大的应用价值。

5.光学特性                                                                                                                       纯净的SiO2气凝胶是透明无色的,它的折射率(1.0061.06)非常接 近于空气的折射率,这意味着SiO2气凝胶 对入射光几乎没有反射损失,能有效地透过太阳光。因此,SiO2气凝胶 能够被用来制作绝热降噪玻璃。利用不同密度的SiO2气凝胶 膜对不同波长的光制备光耦合材料,可以得 到高级的光增透膜。                                          当通过 控制制备条件获得不同密度的SiO2气凝胶时,它的折射率可在1.008-1.4范围内变化,因此SiO2气凝胶 可作为切仑科夫探测器中的介质材料,用来探 测高能粒子的质量和能量。

6.电学特性                                                                                                                                                                                                                     气凝胶 具有低介电常数(1<e<2),而且可 通过改变其密度调节介电常数值。随着微 电子工业的迅速发展,对集成 电路运算速度的要求越来越高。一般而言,所用衬 底材料的介电常数越低,则运算速度越快。现在集 成电路所用的衬底材料为Al2O3,其介电常数为10,目前的 趋势是使用聚酰亚胺或其它高聚物介电材料替代Al2O3,然而,高聚物 的热膨胀系数较高,容易引 起应力以及变形。气凝胶 具有一些更优越的特性,其介电 常数值很低且可以调节,其热膨 胀系数与硅材料相近因此应力很小,而且相 对聚酰亚胺它有良好的高温稳定性。因此如 将集成电路所用的衬底材料改成气凝胶薄膜,其运算速度可提高3倍。

weixin广东埃力生,真诚地 邀请您加入我们。让我们一起努力,贡献 自己最大的力量,给我们 后代留下一个更加美好的地球。 立即致电 : 86-020-83860079/020-83742867或者通 过以下方式联系。

更多联系方式

友情链接:            浜戦紟妫嬬墝骞冲彴