超轻纳米纤维气凝胶的制备及其应用

超轻纳米纤维气凝胶是一种以一维纳米纤维为基本构筑单元的新型气凝胶材料,相比于传统气凝胶,其不仅具有更高的孔隙率和更低的密度,还拥有更优异的机械性能和理化性质,因此该材料的先进制备技术和在新兴领域的创新性应用是近年来超轻气凝胶领域的研究热点。本文结合国内外研究现状,按照材料体系分类系统综述了超轻纤维气凝胶的制备方法、结构特点以及在隔热、吸附、电化学、传感和生物医学等领域的重要应用,提出了现阶段该材料面临的一些挑战,并展望了其在未来的发展方向。     

低密度、块状氧化铝气凝胶制备

研究了工艺参数对氧化铝溶胶及气凝胶的影响。结果表明,稳定的氧化铝溶胶优化制备工艺为：仲丁醇铝为前驱体,水解温度60 ℃,仲丁醇铝、乙醇、水的物质的量之比为1∶(8～16)∶1.2;螯合剂乙酰乙酸乙酯能有效控制仲丁醇铝水解缩聚速率,提高溶胶的稳定性;块状氧化铝气凝胶主要成份为多晶勃姆石相,比表面积为447 m²·g^-1,其强度和密度随乙醇量的增加而降低,密度最低为0.040 g·cm^-3。氧化铝气凝胶微观结构由许多片叶状颗粒堆积形成,经1 200 ℃热处理后仍保持原有的微观形貌,比表面积为73 m²·g^-1。     

提高氧化硅气凝胶耐温性能的研究进展

氧化硅(SiO2)气凝胶是一种高效隔热材料,具有高孔隙率、低导热系数、低密度等优点,在隔热保温领域具有广阔的应用前景.但纯SiO2气凝胶高温时易烧结,严重限制了SiO2气凝胶的使用.本文详细综述了国内外关于提高SiO2气凝胶耐温性能的研究进展,并对未来提高SiO2气凝胶耐温性能的研究提出展望.     

硅含量对Al2O3-SiO2气凝胶结构和性能的影响

研究了硅含量对Al2O3-SiO2气凝胶结构和性能的影响.结果表明,随着硅含量的增加,Al2O3-SiO2溶胶的凝胶时间逐渐延长,气凝胶密度逐渐增大.其结构逐渐由多晶勃姆石向无定形SiO2过渡.Al2O3-SiO2气凝胶同时含有Al-O、Si-O以及Al-O-Si结构,600 ℃煅烧后的物相为无定形γ-Al2O3和SiO2,1 200 ℃煅烧后为莫来石相.当硅含量为6.1wt%～13.1wt%时,适量的硅抑制了Al2O3-SiO2气凝胶的相变,其1 000℃的比表面积(339～445 m2·g-1)高于纯Al2O3气凝胶(157 m2·g-1).SEM分析表明,硅元素的加入改变了Al2O3气凝胶的结构形貌,随着硅含量的增大,Al2O3-SiO2气凝胶逐渐由针叶状或长条状向球状颗粒转变.     

氧化物气凝胶高温红外改性研究

氧化物气凝胶是一类具有超低热导率的新型纳米多孔材料,在航空航天等高温隔热领域具有广阔的应用前景。然而目前常见的氧化硅、氧化铝等氧化物气凝胶受材料/结构单元固有性质的限制,其通常具有红外透明性,而高温下辐射传热占据主导地位,大量红外辐射会透过气凝胶,热导率急剧攀升,导致其高温隔热性能较差,因此需要对其进行高温红外改性,从而满足更高的隔热性能需求。本文综述了近年来添加遮光剂、纤维及调整气凝胶的结构/形貌在提高氧化物气凝胶高温隔热性能方面的研究进展,并对未来研究方向进行展望。