氧化硅气凝胶隔热复合材料在建筑节能应用中的研究进展

氧化硅(SiO_2)气凝胶是一种隔热纳米非晶固体材料,具有极低的热导率、低声阻抗性和强透光性等,其独特的性能在建筑节能等领域具有一定的应用价值。综述了SiO_2气凝胶隔热复合材料的制备方法及其在建筑节能应用中的研究进展,重点分析了SiO_2气凝胶隔热复合材料的类型及性能,并指出存在的问题,对今后的研究提出了展望。     

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。     

二氧化硅气凝胶的研究进展

介绍了二氧化硅(SiO_2)气凝胶的发展历程,总结了SiO_2气凝胶的制备方法和应用,从疏水化、增强改性、掺杂改性等几个方面介绍了SiO_2气凝胶的研究进展。     

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。     

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。     

疏水型SiO_2/TiO_2复合气凝胶的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为前驱体,甲醇(Me OH)为溶剂,将SiO_2湿凝胶与纳米TiO_2复合,通过常压干燥法制备疏水型SiO_2/TiO_2复合气凝胶。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG)、比表面积及孔径分析仪(BET)等对所制备的复合气凝胶结构和形貌进行测试,同时研究其光催化性能与疏水性。结果表明,复合气凝胶具有三维空间网络多孔结构,孔洞尺寸大都为微纳米级,TiO_2均匀分散在气凝胶中,XRD与FT-IR证实了SiO_2/TiO_2复合气凝胶的成功制备,SiO_2/TiO_2复合气凝胶具有较好的热稳定性。所制备的SiO_2/TiO_2复合气凝胶的比表面积为479. 79 m2/g,表现出较好的疏水性,接触角可达153. 5°,并具有优异的光催化性能,光照3 h后对亚甲基蓝光催化降解率达98. 13%。     

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。     

隔热用聚酰亚胺气凝胶研究进展

综述了近年来聚酰亚胺气凝胶在隔热领域的研究进展,讨论了聚酰亚胺气凝胶的制备、传热方式及在隔热领域的应用,指出提高聚酰亚胺气凝胶力学强度、耐高温上限和降低合成成本是未来研究的重点,为聚酰亚胺气凝胶在隔热领域中的应用提供参考。     

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。     

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。     

二氧化硅气凝胶/聚氨酯隔热材料的研究

舰船用隔热材料的相关研究在船舶设计及建造过程中长期受到关注。高性能的隔热绝缘材料不仅可以改善舰船的居住环境,还能提高舰船的安全性和服役寿命。为了获得高性能的隔热材料,以聚氨酯作为基体,以二氧化硅气凝胶为热阻填料,通过共混的方式制备了二氧化硅(SiO_2)气凝胶/聚氨酯(PU)隔热材料,使用导热系数仪、万能力学试验机等手段表征了PU隔热材料的性能。确定了SiO_2气凝胶/PU隔热材料的最佳配方为电动混合方式下制得的2 g SA-A1/100 g PU隔热材料,导热系数达到最低值,为0.091 W/(m·K),拉伸强度为3.6 MPa。     

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。     

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%。     

疏水SiO2气凝胶的制备及应用研究进展

介绍了SiO2气凝胶的特性,阐述了疏水性SiO2气凝胶的制备方法,综述了气相氧化法、表面后处理法、原位法等制备疏水性SiO2气凝胶的原理和方法,简述了疏水SiO2气凝胶在热学、光学、化学(吸附和催化)及医学等领域的应用现状,最后展望了疏水性SiO2气凝胶的发展和应用前景,其在隔热、超疏水功能纺织材料上的应用也具有较好的发展前景.     

毛竹NFC/SiO_2气凝胶的制备和疏水改性

以毛竹为原料,高压均质法制备纳米纤丝化纤维素(NFC),再采用溶胶―凝胶法制备NFC/二氧化硅(SiO_2)气凝胶。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等对其进行表征,通过改变正硅酸乙酯/无水乙醇的体积比获得样品微观形貌较佳的反应工艺条件,并采用十八烷基三氯硅烷的正己烷溶液对NFC/SiO_2气凝胶进行疏水改性,用接触角测量仪测试改性NFC/SiO_2气凝胶的疏水性能。研究结果表明NFC/SiO_2气凝胶在正硅酸乙酯/无水乙醇体积比为1.25%时,二氧化硅复合效率高,且所获得的气凝胶形貌较好,二氧化硅以颗粒的形式附着在纳米纤丝化纤维素表面。改性NFC/SiO_2气凝胶接触角为132°,达到疏水状态。     

纤维素纤维/SiO2复合气凝胶的结构性能表征及应用

本文以纤维素纤维为骨架,原位生成SiO_2气凝胶,从而制备出纤维素纤维/SiO_2复合气凝胶。采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、比表面积测试(BET)等手段表征了复合气凝胶的结构,通过热失重分析仪、接触角测量仪、纺织品热阻测试仪测试了复合气凝胶的基本性能,进而用复合气凝胶制作了保温服装,并采用暖体假人和红外热成像仪测试了其保温性能。研究结果表明,该纤维素纤维/SiO_2复合气凝胶具有优越的保温性能,轻薄柔韧,有望用于航空航天、极地科考、滑雪登山、以及时尚保暖服上。     

以水玻璃为源制备SiO_2气凝胶的最佳工艺研究

以低成本的水玻璃为硅源,水为反应物及溶剂,采用溶胶-凝胶法和常压干燥法制备SiO_2气凝胶。并通过SEM、TEM和XRD等测试手段对气凝胶进行表征,实验研究了水玻璃和水的比例,硅酸的pH、改性溶剂的比例和干燥条件等对SiO_2气凝胶性质的影响。结果表明:工业水玻璃与水的体积比为1:5,pH调节为6,在50℃下老化3h,采用三甲基氯硅烷(TMCS)、正己烷和乙醇的混合液进行改性。其中,乙醇与三甲基氯硅烷(TMCS)体积为2:3,加入三甲基氯硅烷(TMCS)的体积比为20%,在50℃下置换72小时,130℃下干燥制备得到的SiO_2气凝胶的性能最好。     

甲基三甲氧基硅烷改性水玻璃基自疏水SiO_2气凝胶的制备

以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和水玻璃通过共前驱体混合,并在常压干燥条件下制备得到自疏水SiO_2气凝胶。通过对制备的SiO_2气凝胶的表观密度、孔隙特征、疏水性能等进行表征测试,研究溶胶中水玻璃、MTMS和乙醇的摩尔比对其性能的影响。结果表明:当混合前驱体中的乙醇/MTMS/水玻璃的摩尔比为12:3:1时,制备的改性SiO_2气凝胶具有良好的物理性能,密度为0.097g/cm~3,比表面积为813.28 m~2/g,疏水角为150.3°。