二氧化硅气凝胶材料及其制备方法的研究.pdf

第5卷　第14期 技 术 探 讨 2015年5月 二氧化硅气凝胶材料及其制备方法的研究 张福强　韩　瑜 辽宁省建设科学研究院　辽宁省沈阳市　110005 摘　要：SiO 气凝胶性能优异，在保温绝热、电学、光学等领域均具有广阔的应用前景。近年来，气凝胶材料的性能及应用已被学者们广泛 2 的研究，在制备工艺、性能应用等方面均取得了大量的研究成果。然而，价格昂贵的制备原材料、较长的制备周期、危险性高的干燥工艺、脆性 大、高温热导率大等缺点也大大制约了气凝胶材料的进一步发展和应用。虽然国内外相继开展了很多相关研究，但未见有突破性的进展。 关键词：SiO 气凝胶；性能；制备工艺；应用 2 中图分类号：C35 文献标识码：A 1.前言 域，都具有广阔的应用前景。 气凝胶（aerogels），又称为干凝胶。它是一种以纳米量级微 3.SiO2气凝胶的应用 粒子相互堆积而构成的具有无规则网格结构，并在网格孔隙中充满 SiO2气凝胶常温下呈三维孔状网络空间结构，具有极低的密度 气态分散介质的轻质纳米固体材料。气凝胶是在凝胶脱去大部分溶 (被称为最轻的物质4kg/cm3)、极大的比表面积等许多优异的性质， 剂分子时，其中的液体含量相比固体含量少得多，此时凝胶中的空 在众多领域都有应用。 间网状结构中充满的介质是气体，之后其外表呈固体状，即为干凝 3.1超级绝热材料 胶，也称为气凝胶。气凝胶这种材料同样具凝胶的性质，即具有膨 材料的热传导由气态传导、固态传导和热辐射传导决定和组 胀作用、触变作用、离浆作用等性质。它的胶体粒子或高聚物分子 成。由于SiO2气凝胶材料具有纳米多孔结构，因此常压下其气态 相互聚结而形成纳米多孔的网状结构，而在孔隙中充满了气态分散 热导率λg很小，真空下的热传导由固态传导和热辐射传导决定。 [1,2,3] 介质的高分散固态材料 。 同玻璃态材料相比，纳米多孔材料由于高孔隙限制了稀疏骨架中 气凝胶的用途广泛。它在在航天领域也有多种用途，例如，在 链的局部激发的传播，使得固态热导率λs仅为非多孔玻璃态材 俄罗斯“和平”号空间站的探测器上使用了气凝胶，另外有关报道 料热导率的1/500左右。Nilsson等检测室温下SiO2气凝胶热导率为 称美国“火星探路者”的探测器上也用到了这种材料。气凝胶也用 0.013～0.016W/(m·K)，静态空气的热导率为0.024W/(m·K)，即使 在粒子物理实验中，使用它来作为切连科夫效应的探测器，位于高 在800℃的高温下其导热系数才为0.043W/(m·K)，是目前隔热性能 [5] 能加速器研究机构B介子工厂的Belle实验探测器中一个称为气凝胶 最好的固态材料 。 切连科夫计数器(AerogelCherenkovCo