SiO_2气凝胶的制备及其应用

<正>气凝胶是一种以空气为分散介质,由纳米粒子或聚合物构成具有超高孔隙率的三维纳米多孔材料[1]。气凝胶具有极低的密度(约0.03g/cm~3),较高的孔隙率(可达99.8%),超低的导热系数[可低至0.013W/(m·K)],较高的比表面(约1 000m~2/g)等优异性质[2,3],是迄今为止世界上最好的绝热材料,广泛地应用于航空航天、能源     

ZnO:(Al,La)/纤维素气凝胶/涤棉织物红外隐身复合材料的制备及性能

以纤维素纳米纤维(CNF)为原料合成了纤维素凝胶，将纤维素凝胶平铺在涤棉织物上，低温冷冻再高温干燥得到纤维素气凝胶复合涤棉的隔热材料。采用溶胶-凝胶法合成了低发射率掺杂铝、镧的氧化锌粉末[ZnO∶(Al, La)],球磨后制成涂料，粘附在纤维素气凝胶/涤棉表面形成涂层，得到了低发射率兼具隔热性能的红外隐身复合材料ZnO∶(Al, La)/纤维素气凝胶/涤棉。通过IR-2双波段发射率测试仪研究了不同ZnO∶(Al, La)涂层厚度对复合材料发射率的影响，通过红外热像仪对复合材料的持续隐身性能进行了表征。结果表明：当涂层厚度为400μm时，发射率最低为0.673;纤维素气凝胶厚度为4mm的复合材料可维持90min的红外隐身效果，在红外隐身领域具有广阔的应用前景。     

纤维素纳米纤丝复合气凝胶的制备与性能研究

以高长径比的纤维素纳米纤丝(CNF)与片层结构的氧化石墨(GO)为原料，采用乙二胺还原和液氮梯度冷冻干燥制备纤维素纳米纤丝/石墨烯(CNF/rGO)复合气凝胶，并通过红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、比表面积(BET)、电化学测试仪等对其进行性能表征。结果表明，所制备的CNF/rGO复合气凝胶具有完整的三维网络结构，当CNF和GO质量比为10∶1时，复合气凝胶的平均孔径为13nm,比表面积为110.2m²/g,在电流密度为1A/g下获得的质量比电容约为156F/g。     

芳纶纳米纤维负载纳米银/二硫化钼复合气凝胶的制备及其光热性能研究

气凝胶以轻质、多孔、隔热等特性成为太阳能界面蒸发的理想基体。以芳纶纳米纤维(ANFs)为基体，通过共混掺杂和原位生长方法，制备了ANF载纳米银/二硫化钼(AgNPs@ANF/MoS₂)复合气凝胶。形貌、结构和性能分析结果表明：复合气凝胶为狭缝型多级孔结构，具有优异的压缩回弹性、低热导率[0.03W/(m·K)]和有效的光吸收(可见光区94.7%)。在5个太阳光照射下，表面温度最高可升温至67.5℃,蒸发速率高达13.9kg/(m²·h),具有非常优越的收集和转化太阳辐射的能力，同时验证了AgNPs@ANF/MoS₂复合气凝胶拥有优异的染料废水净化能力。     

二氧化硅气凝胶的生产及应用现状

二氧化硅(SiO2)气凝胶是一种防火隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料,具有低密度、低导热系数、高孔隙率、高比表面积等优异性能,在管道保温隔热、隔热涂料、节能玻璃、管道防腐、吸附催化等领域具有广泛的应用前景.SiO2气凝胶的孔隙率高达80％～99.8％,孔洞的典型尺寸为1～100nm,比表面积为200～1 00...     

新型耐高温多层隔热结构研究

为了改善传统应用的多层隔热材料的耐温及隔热效果等性能,以耐高温硅酸铝纤维纸和石英纤维网为基体材料,疏水性SiO2气凝胶颗粒为隔热填料,采用粘结工艺制备了新型耐高温多层隔热结构.采用石英灯阵列光电加热装置测试该结构冷面温度随时间的变化情况,采用PBD-02P平板导热仪测试各个指定温度下的导热系数,采用扫描电镜表征胶层的微观形貌.研究改变疏水性SiO2气凝胶颗粒添加量对导热系数的影响,结果表明,当疏水性SiO2气凝胶颗粒与耐高温胶粘剂质量比为2∶40时制备出的试样具有最低导热系数.这种新型耐高温多层隔热结构最高使用温度可达1000℃,平均密度小于0.25g/cm3,热面温度为1000℃时最佳配比试样的导热系数仅为0.080W/(m·K).该结构优异的综合性能能够很好地应用于航空航天隔热领域.     

对苯二酚增强纤维素/石墨烯电极的制备

目的 以纳米纤维素气凝胶为骨架,对苯二酚为增强相,并加入还原氧化石墨烯,制备纳米纤维素/还原氧化石墨烯复合电极薄膜,将其应用于超级电容器。方法 采用超声处理制备纳米纤维素/氧化石墨烯混合溶液;在高温高压的环境下,加入对苯二酚,采用水热合成法和冷冻干燥法制备纳米纤维素/还原氧化石墨烯气凝胶,并最终制成电极膜。结果 在纳米纤维素/还原氧化石墨烯复合气凝胶中,石墨烯可将纳米纤维素均匀包裹,形成三维多孔网络结构;纳米纤维素/还原氧化石墨烯复合电极具有良好的电化学性能,在1 mol/L的H2SO4溶液中,当电流扫描速率为1 mA/cm2时,超级电容器比面积电容高达1.621 F/cm2,且在2000次循环测试后,电容保留率为88.3％。结论 以纳米纤维素为基体制备的纳米纤维素/还原氧化石墨复合电极具有良好的电化学性能,可以用作超级电容器电极。     

纳米隔热材料导热特性研究

为进一步深入研究气凝胶纳米隔热材料的导热性能,在考虑气凝胶固体纳米颗粒尺寸非均匀分布的基础上,建立了SiO2气凝胶气固耦合导热计算模型。纳米颗粒的导热系数采用格子波尔兹曼法数值模拟。基于建立的结构模型,研究分析了密度、孔隙率及颗粒尺寸非均匀分布等因素对气凝胶气固耦合导热特性的影响。     

柔性海泡石基气凝胶的制备及其保温隔热性能的研究

以海泡石为基质,聚乙烯醇为有机增强相,硅烷偶联剂KH-560和聚乙烯亚胺为交联剂,经冷冻干燥制备了具有优异保温隔热性能的柔性海泡石基气凝胶。其导热系数低至0.0374W/(m·K),轴向在经过80%的压缩形变后能达到100%回弹,径向在经过50%的压缩形变后也能达到100%回弹。该气凝胶有望作为保温隔热材料应用于建筑、隔热帐篷等领域。     

SiO2/C/M气凝胶纳米复合材料的结构及吸波性能

本文在SiO2/M(M=Fe,Co,i)复合气凝胶骨架上采用气相催化裂解乙炔的方法合成出SiO2/C/M气凝胶纳米复合材料,用扫描电镜、比表面分析仪、激光导热仪等对材料的结构和物理性能进行了表征,并初步测试了其电磁吸波性能.结果表明,在SiO2/C/M气凝胶纳米复合材料中,碳元素一般以纤维形式均匀分布于气凝胶骨架中,该材料具有低密度,低热导率().05～0.2W/mk),在2mm厚度,8-18GHz的范围内有一定的吸波性能,且吸波性能随频率升高而增加.     

极端湿热环境下隔热的超疏水聚偏氟乙烯/聚酰亚胺纳米纤维复合气凝胶

优异的隔热材料在建筑、航空航天和体育设备等领域有着广泛的应用需求.然而,在实际应用中,隔热材料在不同温度和湿度条件下,其性能往往会恶化.因此,构建在极端湿热环境下仍具有出色的隔热性能的块状材料是非常重要的.在本工作中,我们构思了一种绿色制备策略,即通过静电纺丝和冷冻干燥技术来制备超疏水且可压缩的聚偏氟乙烯/聚酰亚胺(PVDF/PI)纳米纤维复合气凝胶. PVDF纳米纤维和PI纳米纤维分别充当疏水性纤维骨架和机械支撑骨架,形成具有良好机械柔韧性的坚固的三维框架. PVDF/PI气凝胶在室温下具有出色的超疏水特性(水接触角为152°)和低导热性(31.0 m W m^-1K^-1).同时,在100%湿度(80℃)下, PVDF/PI气凝胶仅显示出48.6 m W m^-1K^-1的低热导率,其性能优于大多数商业绝热材料.因此,新型的PVDF/PI复合气凝胶有望成为高温和高湿环境中应用的优良隔热材料.     

低辐射隔热复合镀膜玻璃的制备

采用溶胶-凝胶法成功制备了SnO2∶F/SiO2气凝胶复合镀膜玻璃,并采用扫描电子显微镜(SEM)、导热系数仪、红外光谱仪,紫外-可见光谱仪等对镀膜玻璃的微观结构、热导率、辐射率、透光率等进行了表征。结果表明,镀膜玻璃的透过率最高在75%左右;辐射率为0.53,复合镀膜玻璃与FTO玻璃相比,其热导率从3.615W/(m·K)降低到3.368W/(m·K),所得复合镀膜玻璃兼具低热导性和低辐射性。     

纤维素纳米纤丝-还原氧化石墨烯/聚苯胺气凝胶柔性电极复合材料的制备与性能

利用高长径比的纤维素纳米纤丝（CNF）与片层结构的氧化石墨烯（GO）形成的CNF-GO复合水凝胶经抗坏血酸还原制备出CNF-还原氧化石墨烯（rGO）复合水凝胶材料。通过冷冻干燥法得到CNF-rGO复合气凝胶,并进一步通过苯胺单体在CNF-rGO复合气凝胶的孔道内原位聚合制备出CNF-rGO/聚苯胺（PANI）气凝胶柔性电极复合材料。研究了不同苯胺、CNF和GO的质量比对CNF-rGO/PANI气凝胶柔性电极复合材料的结构形貌和电化学性能的影响。结果表明,苯胺原位聚合后所得CNF-rGO/PANI复合气凝胶仍具有紧密的三维多孔网络结构。与rGO/PANI气凝胶电极复合材料相比,CNF-rGO/PANI气凝胶电极复合材料具有更理想的电容行为。当CNF与GO质量比为60∶40,PANI添加量为0.1 mol时,CNF-rGO/PANI气凝胶电极复合材料比电容可达85.9 Fg-1,且其电化学性能几乎不受弯曲程度的影响,展现出了良好的柔韧性和电化学性能。      

玻璃纤维和碳纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料的制备及性能研究

以正硅酸乙酯为前驱体,玻璃纤维和碳纤维为增强相,通过溶胶-凝胶和常压干燥分别制备了玻璃纤维增强型二氧化硅气凝胶(GF/SiO₂气凝胶)和碳纤维增强型二氧化硅气凝胶(CF/SiO₂气凝胶)复合材料,通过扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、比表面积和孔径分布测试仪、万能力学试验机、导热系数测试仪等手段对材料的结构和性能进行了测试表征,对比分析了玻璃纤维和碳纤维对SiO₂气凝胶复合材料结构与性能的影响。结果表明：玻璃纤维与SiO₂颗粒基体之间的界面结合较差,制得的GF/SiO₂气凝胶具有较差的力学性能(压缩强度=0.676MPa,应变=60%)和较高的导热系数[0.0410W/(m·K)];而碳纤维与SiO₂气凝胶颗粒具有较好的界面相互作用,制得的CF/SiO₂气凝胶具有良好的力学性能(压缩强度=1.225MPa,应变=60%)和低的导热系数[0.0342W/(m·K)]。     

MXene/CNF复合气凝胶的制备及辐射制冷性能研究

目的 探究制备过程中不同MXene含量、预冻温度及方式对MXene/CNF复合气凝胶内部结构和性能的影响。方法 采用原位生成HF刻蚀法和冷冻干燥法制备MXene粉末和MXene/CNF复合气凝胶,采用扫描电镜(SEM)观察刻蚀前后的MXene及–18 ℃、–196 ℃下不同含量MXene经过均相冷冻和定向冷冻的MXene/ CNF气凝胶的微观结构,并测试力学性能、导热率、光谱性能及制冷性能。结果 在相同预冻条件下,气凝胶的密度和力学强度随着MXene含量的增加而下降;随着预冻温度的降低,气凝胶孔隙的尺寸减小且数量增加,CM50-18的孔径在103 μm左右,而CM50-196具有最小的孔径,为25 μm左右。与普通均质冷冻相比,定向冷冻制备的气凝胶的导热率更低,并且随着MXene含量的增加,导热率增大。在80 ℃加热条件下其表面温度最多能降低33.4 ℃,制冷性能优异。而样品的表面平均温度随着MXene含量的增加而上升。不同MXene含量的气凝胶对太阳光的平均吸光度能达到0.95以上,对波长为400 nm、874 nm以及1 800 nm以上的光的吸光度能达到1。结论 通过定向冷冻制备的MXene/CNF的力学性能、光谱性能、制冷性能有所改善。     

SiO_2/纤维素复合气凝胶的制备及性能研究

采用纤维素为原料,氢氧化锂(LiOH)/尿素/水(H_2O)体系为溶剂,硅酸钠(Na_2SiO_3)为硅源,在纤维素凝胶骨架中原位合成纳米二氧化硅(SiO_2),制得SiO_2/纤维素复合气凝胶,并考察了SiO_2对其结构和性能的影响。结果表明,SiO_2/纤维素复合气凝胶不仅保持了纯纤维素气凝胶的骨架结构,同时SiO_2显著增加了气凝胶的比表面积,改善了力学性能,在SiO_2用量为47.27%(wt,质量分数)条件下,SiO_2/纤维素复合气凝胶的比表面积高达528m~2/g,压缩模量为6.18MPa。     

SiO2／C／M气凝胶纳米复合材料的结构及吸波性能

本文在SiO2/M(M=Fe,Co,i)复合凝胶骨架上采用气相催化裂解乙炔的方法合成出SiO2/C/M气凝胶纳米复合材料,用扫描电镜,比表面分析仪、激光导热仪等对材料的结构和物理性能进行了表征,并初步测试了其电磁吸波性能,结果表明,在SiO2/C/M气凝胶纳米复合材料中,碳元素一般以纤维形式均匀分布于气凝胶骨架中,该材料具有低密度,低热导率（）0．5－0．2W／mk),在2mm厚度,8－18GHz的范围内有一定的吸波性能,且吸波性能随频率升高而增加。     

消息报道

<正>穹顶之下,气凝胶能否成为抗霾火蓝刀锋?气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构的新型材料,其孔隙率为80%~99.8%,孔洞尺寸一般在1~100nm之间,密度变化范围可达0.12~600kg/m3,其在热学、光学、电学、化学、力学等方面均显示出神奇的特性。那么气凝胶材料是如何与抗霾发生关系呢?首先,气凝胶是目前性能最好的超级绝热材料。气凝胶常温导热系数可以达0.013w/m·k,隔热性能是静止空气的2倍,传统玻璃棉等保温材料的4倍,普通混凝土的100倍。当气凝胶应用于火力发电、石油化工等设备和管道的保温项目中,因保温材料的厚度仅是传统保温材料的1/4,保温材料     

冰模板法制备取向氮化硼@聚多巴胺/纳米银导热网络及其硅橡胶复合导热垫片

制备具有垂直方向高导热、低压缩应力松弛的柔性导热复合材料,并将其应用于大功率电子元器件的导热垫片,对大幅度提升电子器件垂直散热能力具有重要的意义。本文基于冰模板法设计了自下而上垂直定向排列的导热网络来实现高热导率。首先,利用多巴胺改性的羟基化氮化硼纳米片并负载银纳米颗粒(BNNS@PDA/Ag)作为杂化导热填料,再与纤维素纳米纤维(Cellulose nanofiber,CNF)进行复合,采用半导体制冷台为冷源进行定向冷冻,对冷冻后的样品进行冷冻干燥形成气凝胶,再真空浇筑聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)后制得具有高导热和低应力松弛的BNNS@PDA/Ag-PDMS导热垫片。结果表明,理论松弛时间损失随着银纳米颗粒(Ag NPs)含量的提升先减小后增大,气凝胶质量分数达到19.7wt%时,在20%的形变下,3wt%Ag NPs含量对应的导热垫片的理论松弛时间达到32 204 s,导热垫片的垂直方向热导率达到3.23 W/(m·K)。利用冰模板法可以制备具有高度取向的垂直填料导热网络,在导热垫片领域具有很好的应用前景。     

SiO_2气凝胶毡在化工管道领域应用研究

SiO_2气凝胶毡,具有导热系数低、吸水率小、高防火和抗腐蚀等性能,通过管道保温材料结构研究,对其隔热、吸水、防火性能实验,研发出了性能优良、长周期安全使用的SiO_2气凝胶毡和管道保温结构。