气凝胶热特性的研究现状

气凝胶的独特结构使其具有不同于一般材料的热传导方式.给出了气凝胶的固相传导、气相传导以及热辐射的理论公式,并根据理论公式讨论了降低气凝胶热导率的方法,可作为制备超级隔热材料的参考.同时展望了气凝胶作为超级隔热材料的应用和发展方向.     

SiOC气凝胶/柔性陶瓷纤维复合材料的制备和性能

选用正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为前驱体,用溶胶-凝胶法制备不同C/Si(原子比,下同)比的SiOC气凝胶,再用大气喷涂法将其喷涂在柔性陶瓷纤维隔热毡中制备出SiOC气凝胶/柔性陶瓷纤维复合材料。C/Si比,是影响SiOC气凝胶/柔性陶瓷纤维复合材料性能的主要因素。随着C/Si比的提高SiOC溶液的凝胶时间延长且更易浸入隔热毡,材料的密度和热导率先降低后提高。C/Si比为0.67的材料热导率最低,其室温热导率为0.026 W/m·K,1000℃时的热导率为0.174 W/m·K。与未改性的隔热毡相比,其热导率显著降低,尤其是在高温下热导率降低47%;同时,这种材料还具有优异的耐高温和抗氧化性能,在1200℃空气中静烧1 h后试样的质量损失只约为1%,静烧3 h后约为5%,随着C/Si比的提高其质量损失随之提高;同时,SiOC气凝胶复合材料还具有良好的疏水性能、柔性和回弹性。     

基于二氧化硅气凝胶制备的多层隔热材料微观结构及热性能研究

成功制备了一种新型多层隔热材料, 其间隔层基于氧化铝纤维制备, 并由溶胶-凝胶法植入二氧化硅气凝胶颗粒。在高真空环境下(10^-3 Pa), 新型多层隔热材料当量热导率比传统材料低21.8%, 同时重量比传统材料降低了67.2%。此外, 这种新型多层隔热材料在1200 K的高温以及低真空条件下(100 Pa)也表现出良好的隔热性能。     

耐高温氧化铝气凝胶隔热复合材料研究进展

氧化铝气凝胶是一种高孔隙率、低密度、高比表面积、耐高温和低热导的纳米多孔材料, 在高温隔热领域(如航天飞行器热防护系统、工业窑炉保温材料等)具有广阔的应用前景。但是, 纯氧化铝气凝胶因耐温性(1000 ℃以上)、力学性能和高温隔热性能相对较差难以直接应用, 需要引入增强相和遮光组分制备成气凝胶复合材料以进行改善。本文对耐高温氧化铝气凝胶的制备、氧化铝气凝胶隔热复合材料的制备及性能等方面的最新研究进展进行了综述。研究人员通过原位掺杂改性、沉积改性、有机链和炭涂层改性等方法提高了氧化铝气凝胶的热稳定性。在氧化铝气凝胶中引入晶须、颗粒、多孔骨架和纤维等增强相, 能够大幅提高其力学性能; 纤维和遮光剂的协同作用, 能够提高氧化铝气凝胶抑制红外辐射的能力, 显著降低高温热导率。本文还提出了后续的研究方向：对氧化铝气凝胶的密度、微观结构进行精细调控, 再引入合适的异质元素和遮光剂,以进一步提高气凝胶的热稳定性和复合材料的隔热性能;深入研究复合材料在高温下结构和性能的演化, 以及氧化铝气凝胶和增强相之间的相互作用。作为一种新型的隔热材料, 氧化铝气凝胶复合材料将在高温隔热领域发挥其优势并逐步实现广泛应用。     

耐高温氧化铝气凝胶研究进展

在众多气凝胶中,氧化铝气凝胶不仅热导率低,而且高温稳定性好(长期使用温度高达950℃),在高温催化、高温隔热等领域是一种理想的材料。但在工作温度超过1000℃时,氧化铝气凝胶的使用受到限制。简要介绍了氧化铝气凝胶的制备工艺,分析了氧化铝气凝胶的失效理论,并对其耐高温性能的改善进行了探讨。     

气凝胶纳米材料

作为一种纳米多孔材料,气凝胶具有纳米颗粒构成的连续三维纳米多孔网络结构,赋予其低密度、高孔隙率、高比表面积、大孔体积等特性。独特的结构特性使气凝胶在隔热、气体吸附分离、水处理、催化等方面具有良好性能,在航空航天、石油化工、新能源、科学研究、节能建筑、环保等领域有广泛的应用前景。在众多气凝胶中,传统的氧化硅和炭气凝胶被大量研究。最近,新型碳化硅气凝胶和表面改性氧化硅气凝胶获得广泛关注。碳化硅气凝胶隔热材料在有氧环境下的耐温性可达1200℃以上。疏水和氨基改性氧化硅气凝胶分别在水处理和气体吸附方面性能优异。综述了气凝胶的基本概念、结构特征和代表性研究工作,并重点介绍新型碳化物气凝胶和表面改性氧化硅气凝胶的最新研究进展。     

高效隔热材料掺TiO2及玻璃纤维硅石气凝胶的研制

研究了掺ＴｉＯ２粉末物玻璃纤维的硅石气凝胶的热导率与气压，温度的关系，结果表明，这种掺杂的硅石气凝胶在高温下具有比普通隔热材料低得多的导热系数，因此用来作为高效高温隔热材料将颇具前景。     

无机纤维增强SiO2气凝胶隔热复合材料的研究进展

SiO_2气凝胶因其独特的纳米孔结构而具有低密度、低热导率等特点,具备成为高效隔热材料的潜力,然而SiO_2气凝胶的力学性能较差,极大地限制了其在隔热领域的应用。采用无机纤维作为增强体,制备的SiO_2气凝胶复合材料同时具有较好的力学和隔热性能,是目前国内外高性能隔热材料的研究热点之一。综述了无机纤维增强SiO_2气凝胶隔热复合材料的制备方法及其研究进展,并展望了其未来发展方向。     

胶隔热材料的制备及用于建筑行业的研究进展

气凝胶是一种以气体代替凝胶中液体组分的合成多孔材料,具有优良的物理和化学特性,如半透明结构、低密度、低导热系数等。因此,被广泛应用于航空航天、汽车、电子设备、服装等领域,同时也被认为是建筑领域最有发展前景的高性能隔热材料。尽管目前气凝胶隔热材料的成本仍高于传统的隔热材料,但科学家们正在努力降低其制造成本,使其在世界范围内得到广泛应用。主要综述了气凝胶隔热材料用于建筑行业的研究进展,包括介绍了气凝胶隔热材料的隔热机理、制备方法、特性和改性以及在建筑行业的应用,并对气凝胶隔热材料进行了展望。     

常压干燥法制备炭气凝胶

炭气凝胶是一种具有交联状结构的新型纳米多孔材料,它是用溶胶－凝胶法和超临界干燥工艺制成的有机气凝胶（RF）经炭化得到的。它具有比表面积大和电导率高等特性,可用作超级电容器和可充电电池理想的电极材料。通过优化传统制备炭气凝胶的工艺,成功地在常压条件下制备出了高RC比（间苯二酚为催化剂的摩尔比）的RF气凝胶和炭气凝胶。用扫描电子显微镜（SEM）、比表面积测试与孔径分布（BET）等方面对其微结构进行了研究。结果表明,常压干燥法制备的炭气凝胶具有纳米网络结构和大比表面积。用常压干燥代替了超临界干燥,大大降低了制备成本,扩展了其应用前景。     

Acoustic Properties of Aerogels: Current Status and Prospects

Noise reduction remains an important priority in the modern society, in particular, for urban areas and highly populated cities. Insulation of buildings and transport systems such as cars, trains, and airplanes has accelerated the need to develop advanced materials. Various porous materials, such as commercially available foams and granular and fibrous materials, are commonly used for sound mitigating applications. In this review, a special class of advanced porous materials, aerogels, is examined, and an overview of the current experimental and theoretical status of their acoustic properties is provided. Aerogels can be composed of inorganic matter, synthetic or natural polymers, as well as organic/inorganic composites and hybrids. Aerogels are highly porous nanostructured materials with a large number of meso- and small macropores; the mechanisms of sound absorption partly differ from those of traditional porous absorbers possessing large macropores. The understanding of the acoustic properties of aerogels is far from being complete, and experimental results remain scattered. It is demonstrated that the structure of the aerogel provides a complex three-dimensional architecture ideally suited for promising high-performance materials for acoustic mitigation systems. This is in addition to the numerous other desirable properties that include low density, low thermal conductivity, and low refractive index.     

超临界石油醚干燥和超临界二氧化碳干燥在制备有机和炭气凝胶中的比较研究

热固性酚醛树脂—羟甲基三聚氰胺经历聚合反应、溶胶—凝胶、超临界干燥和裂解过程生成了有机和炭气凝胶。比较了超临界石油醚干燥(240℃、6．0MPa下1h)和超临界二氧化碳干燥(60℃、10．0MPa下7d)在制备有机和炭气凝胶过程中的作用。结果发现：超临界石油醚干燥时间比超临界二氧化碳的显著短，虽然前者制备的有机气凝胶的BET比表面和中孔孔容比后者小，但前者制备的有机气凝胶在热裂解过程中的热稳定性比后者好，因此，超临界石油醚干燥制备的炭气凝胶的BET比表面和中孔孔容均比超临界二氧化碳的大。超临界石油醚干燥可以替代超临界二氧化碳干燥来制备炭气凝胶。     

Leveraging Ligand and Composition Effects: Morphology-Tailorable Pt–Bi Bimetallic Aerogels for Enhanced (Photo-)Electrocatalysis

Metal aerogels (MAs) are emerging porous materials displaying unprecedented potential in catalysis, sensing, plasmonic technologies, etc. However, the lack of efficient regulation of their nano-building blocks (NBBs) remains a big hurdle that hampers the in-depth investigation and performance enhancement. Here, by harmonizing composition and ligand effects, Pt- and Bi-based single- and bimetallic aerogels bearing NBBs of controlled dimensions and shapes are obtained by facilely tuning the metal precursors and the applied ligands. Particularly, by further modulating the electronic and optic properties of the aerogels via adjusting the content of the catalytically active Pt component and the semiconducting Bi component, both the electrocatalytic and photoelectrocatalytic performance of the Pt–Bi aerogels can be manipulated. In this light, an impressive catalytic performance for electro-oxidation of methanol is acquired, marking a mass activity of 6.4-fold higher under UV irradiation than that for commercial Pt/C. This study not only sheds light on in situ manipulating NBBs of MAs, but also puts forward guidelines for crafting high-performance MAs-based electrocatalysts and photoelectrocatalysts toward energy-related electrochemical processes.     

反应物结构对酚醛凝胶及其气凝胶的影响

为研究反应物酚与醛的结构对酚醛凝胶过程及其气凝胶结构的影响,采用不同的酚与醛制备出了多种气凝胶。研究了反应物结构对凝胶过程的影响,并通过扫描电镜和孔径分析仪等仪器详细研究了气凝胶的结构。结果表明,酚醛反应的凝胶时间受反应物的活性及位阻效应共同影响,反应体系选择不当可能导致无法凝胶。采用不同的酚-醛体系,所得气凝胶结构也...     

超低密度SiO2气凝胶快速制备的新方法

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用酸碱二步催化溶胶-凝胶法,结合超临界干燥技术制备了超低密度SiO2气凝胶.通过采用CH3CN为稀释剂,有效地降低了胶凝温度(室温),缩短了胶凝时间,从而达到了快速制备SiO2气凝胶的目的.利用SEM、BET等方法对干燥不同程度的低密度SiO2气凝胶微结构进行了研究.     

聚合物改性SiO2气凝胶的研究进展

采用聚合物对SiO2气凝胶进行改性,是改善其质脆易碎性的一种行之有效的方法,开创了一种对气凝胶改性的崭新思想。总结了聚合物改性SiO2气凝胶的原理、方法、进展及其性能。SiO2气凝胶经聚合物改性后,强度通常可提高2个数量级,柔韧性可调,而本身的体积密度仅增加几倍,其原有的纳米孔隙结构及其优良性能得以保留。但是,这种改性气凝胶还有诸多有待改进的地方,如常压干燥技术的研究、体积密度和热导率的降低、制备过程的简化以及耐高温性能的改善等。     

负载Ni炭气凝胶的制备及结构性能研究

以间苯二酚、甲醛为原料,添加适量的十二烷基苯磺酸钠,再加入不同浓度的乙酸镍溶液,在85℃水浴中聚合;经溶胶-凝胶、溶剂置换、常压干燥和1000℃氮气气氛下热解,得到负载不同含量金属Ni的炭气凝胶.利用透射电镜(TEM)、扫描电境(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积及孔径分析(BET)和直流充放电测试等手段,对比讨论了负载不同含量金属Ni对炭气凝胶的结构和性能的影响.结果表明,这种方法可以均匀地将Ni纳米粒子分散于炭气凝胶中;适量的金属Ni可使发气凝胶的比表面积及充放电性能得到显著提高;如负载Ni含量过高则炭气凝胶石墨化程度增加.