胶凝材料学40

null纳米气凝胶/纤维复合保温隔热材料纳米气凝胶/纤维复合保温隔热材料主讲人：彭戴 组员：刘涛 彭飞null1.气凝胶的定义 2.气凝胶的发展 3.气凝胶的保温性能 4.气凝胶及其复合材料的制备 5.纳米气凝胶的相关应用null 气凝胶又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。 这种气凝胶呈半透明淡蓝色，重量极轻，因此人们也把它称为“固态烟”。 气凝胶的定义null1931年，美国斯坦福大学Kistler通过水解水玻璃首次制备得到气凝胶。 1985年，德国维尔兹堡大学物理所组织召开首届“气凝胶国际研讨会”。 1993年，气凝胶被应用到宇航服、太空飞船、航天飞机等。 2002年，美国宇航局创立Aspen气 凝胶公司以供研发和生产气凝胶。 气凝胶的发展null纳米级材料（50nm） 低导热系数（0.013W/(K·m)） 低密度（3kg/m3 ） 高孔隙率（催化剂、吸附剂） 低折射率 气凝胶的特性null对流：当气凝胶材料中的气孔直径小于70nm时，气孔内的空气分子就失去了自由流动的能力，相对地附着在气孔壁上，这时材料处于近似真空状态。 辐射：由于材料内的气孔均为纳米级气孔再加材料本身极低的体积密度，使材料内部气孔壁数日趋于“无穷多”，对于每一个气孔壁来说都具有遮热板的作用，因而产生近于“无穷多遮热板”的效应，从而使辐射传热下降到近乎最低极限 热传导：由于近于无穷多纳米孔的存在，热流在固体中传递时就只能沿着气孔壁传递，近于无穷多的气孔壁构成了近于“无穷长路径”效应，使得固体热传导的能力下降到接近最低极限 气凝胶保温绝热原理纳米气凝胶保温隔热材料的优势纳米气凝胶保温隔热材料的优势纳米技术应用于保温隔热材料领域，可克服传统保温隔热材料无法解决的难题，为开发高性能保温隔热材料指明了方向，更能满足工业化生产的需要。纳米SiO2气凝胶绝热材料纳米SiO2气凝胶Hanopore、Aeoojet、BASF、OESY、Hoechst、LONO等大型企业广泛开展纳米气凝胶的规模生产和商业应用研究 纳米效应  孔隙率高  空隙尺寸小  比表面积大 降低导热系数  减少用量 纳 米 化 优 势纳米气凝胶/纤维材料纳米气凝胶/纤维材料纳米气凝胶/纤维复合融合纳米气凝胶热稳定、低热导等技术特点，研制的新型保温隔热材料在提高高温稳定性、降低能耗等方面显示出突出优势。低成本 无污染工艺规模化生产室温高温 低热导纳米复合常压制备SiO2气凝胶常压制备SiO2气凝胶自行研制的SiO2气凝胶的扫描电镜（SEM）照片null不同pH值下的体系胶凝时间条件 影响因素：羟乙基纤维素、尿素、乙酸、氨水 null无水乙醇：硅溶胶体积比不同条件下形成的湿凝胶 无水乙醇：硅溶胶为2:1时不同ph下湿凝胶 无水乙醇：硅溶胶为2:1 ph=10.4 时气凝胶SEM图null原位法制备的气凝胶 （无水乙醇：硅溶胶1：1）表面后处理法制备的气凝胶 （无水乙醇：硅溶胶1：1）纳米复合保温隔热材料工艺纳米复合保温隔热材料工艺浸渍纤维前驱体凝胶—干燥复合体凝胶化70-90℃140℃ SiO2气凝胶/硅酸铝纤维复合材料制品的照片 null95℃反应样品的SEM形貌 与 110℃反应样品的SEM形貌 V硅溶胶：V无水乙醇=1：1 SEM图像 与 V硅溶胶：V无水乙醇=2:1 SEM图像null弯曲实验数据表 拉伸实验数据表 弯曲力-位移曲线 拉伸力-位移曲线 null浸渍所用体积与密度的关系nullnull 俄罗斯“和平号”空间站“火星漫步者”，抵挡入夜-100℃超低温 美“火星探路者”探测器 （保护机器人电子仪器设备）纳米气凝胶相关应用null美·宇航服气凝胶材质的隔热内里 该夹层约18毫米厚度 能够帮助宇航员承受抗击 1400℃的高温~-130℃的超低温 ·宇宙飞船重返地面 高速飞行中承受大气层剧烈摩擦 气凝胶隔绝千摄氏度高温 保障航天器安全返还null军 事 应 用美·DDG51驱逐舰船舶保温，如锅炉、舱壁、舱体、 甲板、热力源、管道、烟囱和甲板等 英·美洲豹战斗机·机舱隔热层美·鱼鹰直升机·舱壁隔热null工业设备及管道的保温锅炉、炼解炉、干燥机和窑的保温导管、烟道的保温沉淀器/过滤器的内衬的保温储罐的保温汽轮机的保温蒸馏塔的保温流程管道的保温冷流程管道的保温容器保温阀门箱和其他松散填充材料的保温nullHugo boss “零夹层”气凝胶纤维 3mm防风衣 （40mm羽绒服） 纤维加气凝胶内底 英·安妮征服喜马拉雅山气凝胶材质帐篷 适用于极低恶劣环境 南极洲、北极圈探险队专用 防水、透气、质轻、保温null汽车电池组保温，发动机及排气管隔热城市高级建筑墙体保温炉体保温null谢谢！