二氧化硅气凝胶的制备及其在隔热涂层材料中的应用进展

二氧化硅(SiO_2)气凝胶由于特殊的材质及内部三维网状孔隙结构,导热系数低,隔热保温性能优异。阐述了SiO_2气凝胶的制备方法、隔热机理及其在隔热涂层材料中的应用进展;同时考察了气凝胶与耐高温树脂(如酚醛、脲醛树脂等)制备复合材料以应用于涂料中的可行性,以期拓宽SiO_2气凝胶的应用范围。     

新型复合建筑材料SiO2气凝胶在土木工程应用探析

SiO_2气凝胶由于其具有的超低导热系数、高孔隙率、密度高等特点在建筑节能环保领域方面应用广泛。本文综述了SiO_2气凝胶绝热材料制备工艺研究进展及其结构强化的主要途径,并简介其在隔热毡、混凝土和隔热涂层等领域的科研进展,为SiO_2气凝胶用作建筑材料的发展提供参考资料。     

预氧化纤维毡增强SiO_2气凝胶复合材料的制备及其性能研究

以无水乙醇、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,聚丙烯腈预氧化纤维毡为增强体,通过溶胶-凝胶、低温超临界干燥等工艺制备了SiO_2气凝胶复合材料。SiO_2气凝胶的纳米骨架结构减少了固态热传导,纳米级孔洞减少了气体热传导和对流传热,另外聚丙烯腈纤维减少了辐射传热。所制备的SiO_2气凝胶复合材料具有良好的隔热性能,其25℃和200℃的导热系数分别为0.0181 W/(m2·K)和0.0236 W/(m2·K)。纤维毡提供了力学支撑,力学性能得到了提升。     

硅酸铝纤维增强SiO_2气凝胶复合材料的力学与隔热性能研究

SiO_2气凝胶由于其独特的纳米多孔结构而具有优异的保温隔热性能,但其力学性能较差限制了其在很多工业领域内的应用。以硅酸铝纤维作为增强材料,采用溶胶凝胶法以及常压干燥法制备出完整的块状硅酸铝纤维/SiO_2气凝胶复合隔热材料,并分别用电子万能试验机、SEM、热导率测试仪、BET等检测方法表征了该复合隔热材料的性能。结果显示,纤维的加入提供了一种新的能量消耗机制,硅酸铝纤维/SiO_2气凝胶复合隔热材料的力学性能明显优于纯气凝胶材料。该复合材料的比表面积和平均孔径分别为383.5 m2/g和8.4 nm,孔隙率高达87%,是典型的介孔材料,热导率低至0.02 W/(m·K)~0.04W/(m·K),具备良好的保温隔热性能。     

二氧化硅气凝胶复合材料热导率优化研究进展

二氧化硅气凝胶复合材料由于具有良好的力学和隔热性能,在建筑、航空和其他工业领域展现出良好的节能应用前景。从增强材料的几何特征、含量、排列方式等方面概述了二氧化硅气凝胶复合材料热导率的规律,综述了二氧化硅气凝胶复合材料热导率的实验和理论优化研究进展,分析了现阶段实验和理论模型优化二氧化硅气凝胶复合材料热导率存在的问题,并提出了优化二氧化硅气凝胶复合材料热导率的方法,为制备高隔热性能的二氧化硅气凝胶复合材料提供理论指导。     

O_2等离子体改性玻璃纤维增强SiO_2气凝胶复合材料的制备及表征

为了制备得到性能优异的疏水SiO_2气凝胶复合材料,以O_2等离子体处理的玻璃纤维作为增强相,结合溶胶-凝胶法和超临界CO_2干燥工艺制备SiO_2气凝胶复合材料并对复合材料的结构、表面基团、疏水性、热稳定性以及绝热、力学性能进行表征。结果一方面表明O_2等离子体处理改善了玻璃纤维与SiO_2气凝胶的结合能力,使复合材料具有更加优异的绝热性能和力学性能;另一方面表明疏水改性后的O_2等离子体处理玻璃纤维增强的SiO_2气凝胶复合材料在MTMS与TEOS比例为0.4∶1时,具有低密度(0.228 g/cm~3)、低导热率(0.0214 W/m·K)、高孔隙率(80.0%)、高比表面积(741.66 m~2·g~(-1))、高疏水角(129.2°)以及高抗压强度(σ_(20%)=152.88 kPa)的特点。这些优异的性能促进了O_2等离子体处理玻璃纤维增强的SiO_2气凝胶复合材料在绝热领域更加广泛的应用。     

纳米SiO_2气凝胶-纤维复合绝热材料的制备及其在陶瓷窑炉结构中的应用

论文分析了多功能纳米材料——气凝胶的应用现状,采用二步法-非超临界干燥条件下制备纳米孔SiO_2气凝胶以及纳米SiO_2气凝胶-纤维复合材料,结合气凝胶-纤维复合材料独特的低导热系数及绝热性能,分析其在陶瓷窑炉结构设计及节能应用中的良好效果。     

SiO2气凝胶增强碳泡沫复合材料的制备工艺及性能

碳泡沫复合材料因其特有的多孔结构,在隔热、储能、吸附等领域具有广阔的应用前景.为进一步改善其力学、隔热性能,本工作以锆改性酚醛树脂、酚醛空心微球为原料,SiO2气凝胶为增强相,通过模压成型-碳化工艺制得SiO2气凝胶改性碳泡沫复合材料.采用扫描电子显微镜、万能试验机、比表面积及孔径分布测试仪等研究了SiO2气凝胶含量对...     

纤维改善SiO2气凝胶的力学和隔热性能研究进展

纤维/SiO2气凝胶复合材料因良好的力学和隔热性能具有广泛的节能应用前景,是当今国内外建筑、能源及材料等领域的研究热点.根据尺寸及形貌特征将纤维分为常规束状纤维、预制件纤维和纳米纤维三种类型,分析概述了不同类型的纤维与SiO2气凝胶复合材料的制备工艺、形貌特征以及力学和隔热性能,讨论了纤维改善SiO2气凝胶性能所存在的问题,并对以后的研究和发展趋势进行了展望.     

二氧化硅气凝胶隔热复合材料的高温疏水改性及失效机制

SiO₂气凝胶隔热复合材料已经广泛应用于航空航天、石油化工等隔热保温领域,通过疏水改性可大幅拓展其应用场景。为了使SiO₂气凝胶隔热复合材料在更高温度仍保持良好的疏水性能,采用聚硅氧烷改性硅酸盐涂料对SiO₂气凝胶隔热复合材料进行表面刷涂疏水改性,然后研究了涂层厚度对裂纹扩张的影响以及涂层在高温下疏水性能的失效机制和刷涂改性前后复合材料的耐磨损性能。结果表明,当涂层厚度大约为13 μm时,所制备的涂层表面无裂纹,接触角可达(113±2)°,经450 ℃高温热处理1 800 s后接触角依然可以保持在105°左右,表现出良好的热稳定性,同时涂层显著提高了复合材料的耐磨损性能。     

悬浮聚合法制备SiO_2气凝胶-聚苯乙烯复合材料

采用悬浮聚合的方法制备了SiO_2气凝胶-聚苯乙烯复合材料,研究了SiO_2气凝胶添加量对复合材料在合成过程中的聚合时间、聚合度、分子量及其分布的影响,以及对复合材料的T_g、高温稳定性等性能的影响。结果表明,随着SiO_2气凝胶含量的增多,聚合反应时复合材料的聚合时间增长,单体转化率下降;GPC测试表明,随着SiO_2气凝胶添加量的增加,数均分子量减低,且PDI有所增加,同时平均粒径增长迅速;DSC与TG测试表明,玻璃化转变温度与初始分解温度逐渐升高,失重速率有所降低。     

纤维增强Al2O3-SiO2气凝胶隔热复合材料研究进展

Al₂O₃-SiO₂气凝胶是一种低密度、高比表面积、高孔隙率、低热导率的三维结构纳米多孔材料,在航空航天、建筑保温、石油化工等领域具有广泛的应用前景,是理想的高温隔热基体之一。但纯Al₂O₃-SiO₂气凝胶力学性能和抑制高温辐射传热能力较弱,限制了自身在隔热领域的应用。采用纤维作为增强体,制备的Al₂O₃-SiO₂气凝胶复合材料同时具有较好的力学和隔热性能,是目前国内外高温隔热材料方向的研究热点之一。本文介绍了纤维增强Al₂O₃-SiO₂气凝胶隔热复合材料的制备方法,综述了目前国内外该材料的研究进展,并对其未来发展趋势做了展望。     

二氧化硅气凝胶在反射隔热涂料中的应用

为了提高SiO_2气凝胶在反射隔热涂料中的分散性,减少其用量从而降低涂料的成本,促进其在未来的推广与应用,以Zeta电位和透光率为评价指标,研究了几种助剂的用量、分散方法与时间和pH对SiO_2气凝胶分散效果的影响。在分散剂用量为1.50%,SiO_2气凝胶用量为1.00%,润湿剂用量为0.75%,稳定剂用量为1.50%,pH为7.5,10 000 r/min分散10 min的条件下可以制得均匀的SiO_2气凝胶浆料。含1.00%SiO_2气凝胶的反射隔热涂层的导热系数低至0.065W/(m·K),太阳光反射率达91.0%,隔热温差为15.8°C,表现出良好的保温隔热效果。     

气凝胶材料及其应用

气凝胶是一种具有高孔隙率、高比表面积、超低密度的三维纳米多孔材料。由于具备这些独特的性质,气凝胶在保温隔热、化学催化、航空航天、储能等各个领域均具有广阔的应用前景。至今气凝胶的种类已由过去最简单的单一组分SiO_2气凝胶发展到了具有特定功能的各类新型气凝胶,其中包括过渡金属氧化物基气凝胶、生物质气凝胶、硫族化合物气凝胶、单质气凝胶等,然而目前却缺少对气凝胶系统性介绍。主要介绍了气凝胶的制备方法、分类、各项基本性能及其在各领域的应用,对近年来气凝胶在制备及应用方面所取得的突破性进展进行了综述,并对气凝胶未来的发展方向作了展望。     

SiO2气凝胶复合材料的隔热和力学性能优化

SiO2气凝胶是一种新型多功能固体材料,因具有极低热导率在热学、光学及电学等领域具有广泛的发展和应用前景.但是SiO2气凝胶的高温隔热和力学性能较差,通常通过加入遮光剂和增强纤维制备三组分气凝胶复合材料,可有效改善其隔热和力学性能.在改善的过程中,组分质量分数对三组分气凝胶复合材料的隔热和力学性能影响很大.本文通过建立热导率理论模型,结合三元正交设计法研究了组分质量分数对热导率的影响规律.采用三元正交法优化了三组分气凝胶复合材料的组分质量分数,并优化获得了同时满足给定隔热和力学性能的组分区域,提供了满足工程需求的组分区域.     

SiO_2气凝胶的疏水改性及性能研究进展

从原位共聚和后处理两个方面着手,介绍了近年来国内外硅气凝胶疏水改性的研究进展;再从疏水SiO_2气凝胶的特殊性能出发,简要介绍了其在隔热、催化、吸附等技术领域的研究进展。     

SiO_2气凝胶的制备及在保温隔热领域中的应用

由于SiO_2气凝胶拥有极高的比表面积、低密度、低导热系数,因而引起科学界的兴趣。气凝胶通过溶胶-凝胶法合成,为了维持气凝胶的多孔结构通常气凝胶需要进行疏水改性,并通过特殊的干燥方法进行干燥。考虑到气凝胶的优异性能,主要讨论气凝胶的干燥技术以及在保温隔热领域中的应用。     

SiO_2气凝胶添加量对YSZ多孔隔热材料制备与性能的影响

通过添加二氧化硅气凝胶制备轻质氧化锆多孔隔热材料,借助FT-FE-SEM、TEM、万能材料试验机和导热系数仪等测试手段系统研究了SiO_2气凝胶加入量对隔热材料导热系数、抗压强度、密度等性能的影响。研究结果表明:气凝胶加入量过少或过多会使料浆粘度过小或过大,造成孔分布不均,从而影响隔热性能。当添加30wt%的SiO_2气凝胶时,料浆粘度适中,样品孔径小而均匀,导热系数达到最低值,隔热性能最佳;制备样品的导热系数为0.043 W/(m·k),抗压强度为35.6 MPa,密度为1.51 g/cm~3,气孔率为60.9%。     

SiO2气凝胶水泥基复合砂浆研究现状

SiO2气凝胶是一种由纳米粒子相互交联形成三维多孔材料,具有密度低、孔隙率高、比表面积大、导热系数低等优异性能,其隔热性能相比于传统保温材料具有很大优势.首先介绍了气凝胶的低成本制备,随后介绍了气凝胶作为轻骨料在复合砂浆中的应用形式,以及气凝胶与水泥基两相间的微观形貌;分析了复合砂浆力学强度降低、气凝胶在碱性环境下保持多孔结构、气凝胶与水泥基界面结合不紧密的原因,提出改进建议;最后对气凝胶在建筑节能领域的推广进行展望.     

SiO_2气凝胶透明隔热涂层的制备及性能表征

用自制的WJ-454A疏水剂对以正硅酸乙酯为硅源、在常温常压下制得的SiO_2气凝胶进行改性,得到疏水性SiO_2气凝胶。将其与助剂配合,添加苯丙乳液为成膜物质,制备了透明隔热涂层。实验结果表明,疏水剂的加入有效改善了SiO_2气凝胶粒子团聚,增强了涂层的透明性,所得涂层可见光透过率85%,在碘钨灯照射下透明隔热玻璃与空白玻璃的模拟温差为10.2℃,可广泛用于建筑、船舶和汽车玻璃,具有良好的节能效果。