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國立雲林科技大學 化學工程與材料工程系 實務專題報告 氣凝膠/氟樹酯的製備及隔熱性質之研究 指導教授: 王怡仁 教授 專題生: 施凱強 中華民國101年6月 國立雲林科技大學 化學工程與材料工程系 實務專題報告 氣凝膠/氟樹酯的製備及隔熱性質之研究 指導教授: 王怡仁 教授 專題生: 施凱強 指導老師:____________(簽名蓋章)氣凝膠/氟樹酯的製備及隔熱性質之研究 專題生: 施凱強 指導教授: 王怡仁 教授 摘要 本旨在製備具高孔隙率含矽多孔性材料，並將其與基材進行摻合製成複合材料，藉由添加材的高孔隙率特性具低熱傳導係數材料。高孔隙率含矽多孔性材料以法製備的氣凝膠（Aerogel）；基材則選用（如kynar2801、GK570）；再進而利用溶液摻合製成低熱傳導係數之複合材料。的製備以FTIR進行鑑定；以DSC測樹脂之熱性質；熱傳導係數以熱傳導係數儀量測FTA200測量複合材料與水的接觸角，探討其複材用於隔熱之初步探討。 目錄 I 目錄 II 表目錄 III 圖目錄 IV 1.前言 1 2.文獻回顧與探討 2 2-1探討 2 2-2氣凝膠的種類 3 2-2.1二氧化矽氣凝膠 3 2-2.2有機氣凝膠 4 2-2.3金屬氧化物氣凝膠 4 2-3二氧化矽氣凝膠-4乾燥方式 6 2-4.1超臨界乾燥製備氣凝膠 6 2-4.2常壓乾燥製備氣凝膠 8 2-5氣凝膠的應用領域 10 2-5.1低熱傳導係數的應用 10 2-5.2低介電常數的應用 10 2-5.3高比表面積的應用 11 2-5.4低折射率的應用 11 3.實驗方法掃描熱-1 四種製備氣凝膠方式之紅外光光譜圖 15 圖4-2 GK570Kynar2801的DSC圖 16 圖4-3 GK570薄膜的接觸角測試 17 圖4-4 共前驅物法製備氣凝膠的接觸角測試 17 圖4-5 GK570/共前驅物法製備氣凝膠複合膜的接觸角測試 18 圖4-6 純Kynar2801薄膜的熱傳導係數測量 19 圖4-7 Kynar2801/1wt%氣凝膠薄膜的熱傳導係數測量 19 圖4-8 Kynar2801/3wt%氣凝膠薄膜的熱傳導係數測量 20 圖4-9 Kynar2801/5wt%氣凝膠薄膜的熱傳導係數測量 20 圖4-10 Kynar2801/7wt%氣凝膠薄膜的熱傳導係數測量 21 圖4-11 Kynar/氣凝膠熱傳導係數變化曲線圖 21 圖4-12 純GK570薄膜的熱傳導係數測量 22 圖4-13 GK570/1wt%氣凝膠薄膜的熱傳導係數測量 22 圖4-14 GK570/3wt%氣凝膠薄膜的熱傳導係數測量 23 圖4-15 GK570/5wt%氣凝膠薄膜的熱傳導係數測量 23 圖4-16 GK570/7wt%氣凝膠薄膜的熱傳導係數測量 23 圖4-17 GK570/氣凝膠熱傳導係數變化曲線圖 24 1.前言 近年來，隨著能源價格的高漲與環境污染所造成的氣候變遷，節能減碳已成全世界民眾琅琅上口的口號。要達到節能減碳的目標有許多可採行的方式，其中有效抑止熱量的散失或進入系統是其主要的技術之一，為達到有效抑止熱量散失、進入，低的熱傳導係數與其有著密不可分的關聯。 材料若是只能顧其熱傳導係數而喪失其他功能，是不會被使用的，所以須考量材料的耐候性、耐磨性、防水性、自潔性等。 隔熱主要阻止熱量經由傳導（onduction）、對流（convection）或輻射（radiation）等3種方式傳遞或抑制其他組合熱傳遞流體中熱傳遞是藉由流體粒子碰撞；固體中熱傳遞由聲子（phononic crystals）傳遞所達成，或者可將其視為晶體藉由熱能引發彈性波來達成。碰撞增加固體孔，可增加熱能散射及折射的機率，降低熱能在固體中傳遞的能量與速率99.8%的體積，因此，密度極低(0.003-0.1g/cm3)，被稱為「被凍結的煙」(frozen smoke)。以二氧化矽氣凝膠，化性普通玻璃99.8%體積的氣凝膠具有低折射率與低熱傳導係數(0.013-0.4w/mk)。 本實驗中將氣凝膠摻入含氟樹脂即為上述概念，藉由製備的氣凝膠提升氟樹脂的性能，達到複合材料之目的。 2.文獻回顧與探討 2-1探討 含氟樹脂與其它高分子材料相比，氟樹脂的耐熱性、耐藥品性、耐候性極其優異，同時它還具有非粘附性、低摩擦性等特點。氟樹脂被廣泛運用於半導體、汽車、建築、化學設備等領域，在嚴酷環境中能夠提高維修和工作效率、提高加工纯度、保護設備等作用。，熱量的傳遞是由高溫低溫移動，而每一種物質都具有不同的熱傳導能力，其傳熱能力是以熱傳