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气凝胶材料的作用(气凝胶的应用)

牛蛙小编 交流杂谈

遮光剂有哪些产品,神奇的化工材料气凝胶,你知道多少用途?

气凝胶,号称是世界上最轻的固体,因为质量轻、隔热强、承受力大,被广泛应用于各行各业,现阶段我国气凝胶产品下游主要集中在油、气、工业管道保温等领域,发展潜力巨大,在尖端研究领域如航空航天、医药、汽车电池等方面已颇具成果。

气凝胶在世界范围内起步很早,可追溯到1931年,当时美国斯坦福大学的Samuel Stephens.Kistler提出要证明一种具有相同尺寸的连续 *** 结构的固体凝胶,是从湿凝胶中驱除液体而不破坏固体形状。按照通常的技术路线,很难做到这一点,一旦让湿凝胶干燥,凝胶将会收缩,这种收缩经常是伴随着凝胶的严重破裂。Kistler采用乙醇超临界干燥技术,制备出世界上之一块气凝胶——SiO2气凝胶,他预言气凝胶在催化、隔热、玻璃和陶瓷等领域有极大的应用价值。

气凝胶的超强隔热性能

但在其后几十年的发展里,气凝胶的产业化几经波折,已经历了三次产业化,目前正在第四次产业化的迅速发展中。在这期间,扩展了新的技术方向与应用市场,诞生了真正将气凝胶商业化运作的著名公司。

气凝胶产业化发展历程

国内最早于1955年,由同济大学波尔固体物理研究所对气凝胶展开研究。随后,清华大学、东华大学等高校也涉足过这个领域。中国技术工作者在常压干燥领域投入精力较多,到2004年,国内开始出现从事气凝胶材料产业化研究的企业,逐步推动气凝胶市场的成熟化、规模化,扩展和开发新兴应用领域,成为气凝胶第四次产业化的主力军。

国家高度重视气凝胶的推广应用,将其列入战略性新兴产业,相关政策逐步完善。气凝胶的应用极为广泛,一般用于绝热、隔热材料,隔音材料,催化剂,吸附剂;在新能源方面,例如新型电池、储氢材料也有所应用。

据中国石油管道科技研究中心评估,以350℃蒸汽管道的保温应用为例,相比于传统保温材料,气凝胶的保温厚度减少2/3,节约能耗40%以上,每公里管道每年可减少二氧化碳排放125吨。

气凝胶的应用

气凝胶隔热原理为:热传导、热对流、热辐射三个方面分别可达到无穷长路径效应、零对流效应、无穷多遮热板 效应。

阻隔热传导:

纳米级颗粒间的接触面积极小、传热面积小;

热量在纳米颗粒间传导路径理论上无限长,热传导率低。

限制热对流:

静止空气常温热运动平均自由程69纳米,气凝胶平均孔径都小于60纳米,空气分子被锁住而不能进行对流传热。

降低热辐射:

气凝胶纳米材料配合红外遮光剂,可以有效遮蔽并反射红外热辐射,避免以热辐射形式散失热量。

气凝胶优秀特性为:具有极低的导热率,隔热,轻薄,优秀的防火、疏水、抗拉抗压性能

序号

性能特征

具体指标

1

更低的密度的固体

99.9%

4

更高的比表面积

200-1000 m2/g

5

更低的热导率

常温常压下可达0.013 w/(km)

6

极优的防火性能

防火等级A1级,烟雾等级AQ1级

7

超疏水性

增水率>99%

8

更低的声传播速度


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