气凝胶是一种固体物质形态,世界上密度很小的固体。密度为3千克每立方米。一般常见的气凝胶为硅气凝胶,其极早由美国科学工作者Kistler在1931年因与其友打赌制得。气凝胶的种类很多,有硅系,碳系,硫系,金属氧化物系,金属系等等。aerogel是个组合词,此处aero是形容词,表示飞行的,gel显然是凝胶。字面意思是可以飞行的凝胶。任何物质的gel只要可以经干燥后除去内部溶剂后,又可基本保持其形状不变,且产物高孔隙率、低密度,则皆可以称之为气凝胶。天阳气凝胶纸减震性能良好。上海气凝胶材料
在材料的量子尺寸效应研究方面。由于硅气凝胶的纳米网络内形成量子点结构,化学气相渗透法掺Si及溶液法掺C60的结果表明,掺杂剂是以纳米晶粒的形式存在,并观察到很强的可见光发射,为多孔硅的量子限制效应发光提供了有力证据。利用硅气凝胶的结构以及C60的非线性光学效应,可进一步研制新型激光防护镜。通过掺杂的方法还是形成纳米复合相材料的有效手段。此外,硅气凝胶是折射率可调的材料,使用不同密度的气凝胶介质作为切伦柯夫阀值探测器,可确定高能粒子的质量和能量。因高速粒子很容易穿入多孔材料并逐步减速,实现“软着陆”,如选用透明气凝胶在空间捕获高速粒子,可用肉眼或显微镜观察被阻挡、捕获的粒子。上海气凝胶材料天阳气凝胶绝热板环保无毒。
在石化领域,气凝胶凭借优越的隔热保温性能可以作为外保温材料,如蒸馏塔、反应管道、储罐、泵、阀门、天然气和LNG液化气管道、深海管道等等。在高温蒸汽、导热油或流体介质管线外包裹气凝胶,一方面减少了管道暴露损失热量,另一方面这些区域往往受到重量、空间的限制,需要保温材料轻量又轻薄,气凝胶是完美契合的材料。同时,在海上漏油事故处理中,气凝胶质量轻、吸附能力极强,也得到认可。在环保领域,纤维素气凝胶可作为吸附剂从水中吸附油和其他有毒有机物,被很多地应用于吸附脱除染料废水。此外,生物质碳气凝胶可以去除水中的多种重金属离子,如Co(II)、Cd(II)、Pb(II)和Sr(II)。在建筑领域,房屋门窗、墙壁的隔热保温正越来越被重视。现有的保温材料或隔热能力不够理想,或达到理想效果厚度太厚、太重,也有一些隔热能力较好的材料但阻燃能力不佳,容易引发房屋火灾。而气凝胶既可以作为现有保温材料的升级替代,同时兼顾防火、隔声等功能,有望颠覆建筑保温材料现有格局。
纳米多孔材料具有重要应用价值,如利用低于临界密度的多孔靶材料,可望提高电子碰撞激发产生的X光激光的光束质量,节约驱动能,利用微球形节点结构的新型多孔靶,能够实现等离于体三维绝热膨胀的快速冷却,提高电子复合机制产生的x光激光的增益系数,利用极低密度材料吸附核燃料,可构成激光惯性约束聚变的高增益冷冻靶。气凝胶纤细的纳米多孔网络结构、巨大的比表面积、结构介观尺度上可控,成为研制新型低密度靶的很好候选材料。经过测试证实,气凝胶对人体无毒无害,不吸收,绿色环保。
气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量,有时也被称为“固态烟”或“冻住的烟”。这种新材料看似脆弱不堪,其实非常坚固耐用,能承受1400摄氏度的高温。气凝胶的这些特性在航天探测上有多种用途。俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器上,都用到了气凝胶材料。美国国家宇航局研制出的一种新型气凝胶,由于密度只有每立方厘米3毫克,曾作为“世界上密度极低的固体”入选《吉尼斯世界纪录》。2013年2月27日,中国浙江大学高分子科学与工程系实验室的研究团队制作,由高超教授(中国)领导制作的石墨烯气凝胶,密度为0.16mg/cm³。创造了新的吉尼斯世界纪录。该材料于2013年2月27日在《自然》杂志上公布。气凝胶的制备通常由溶胶凝胶过程和超临界干燥处理构成。上海气凝胶材料
2mm厚的气凝胶保温服与30mm的羽绒服保温效果相当。上海气凝胶材料
2016年11月3日晚上20::43,我国新一代大运力运载火箭长征五号在海南文昌卫星发射中心成功首飞!其中高性能纳米气凝胶隔热毡产品为火箭燃气管路系统提供了有效的隔热保温手段,为本次成功发射提供有力保障。宇航服内的夹层也应用气凝胶来隔热,从而达到保护宇航员的效果。气凝胶保温材料可作为飞机机舱的隔热层材料。可以作为核潜艇、蒸汽动力导弹驱逐舰的核反应堆、蒸发器、锅炉以及复杂的高温蒸汽管路系统的高效隔热材料,可以增强隔热效果,降低舱内温度,同时有效降低隔热材料的用量,增大舱内的使用空间,有效改善各种工作环境。气凝胶隔热保温材料可以用更轻的质量、更小的体积达到更好的隔热效果,这一特点在航空、航天应用领域具有极大的优势。上海气凝胶材料