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。在溶胶凝胶过程中,通过控制溶液的水解和缩聚反应条件,在溶体内形成不同结构的纳米团簇,团簇之间的相互粘连形成凝胶体,而在凝胶体的固态骨架周围则充满化学反应后剩余的液态试剂。为了防止凝胶干燥过程中微孔洞内的表面张力导致材料结构的破坏,采用超临界干燥工艺处理,把凝胶置于压力容器中加温升压,使凝胶内的液体发生相变成超临界态的流体,气液界面消失,表面张力不复存在,此时将这种超临界流体从压力容器中释放,即可得到多孔、无序、具有纳米量级连续网络结构的低密度气凝胶材料。气凝胶布料保温服有效地摆脱了传统保温服饰的厚重,将时尚与实用完美结合。浙江气凝胶批量定制
在日常生活中,凡是需要保温的地方,气凝胶都具有应用的可能性。气凝胶滑雪服:超薄的保温厚度和良好的柔韧性,A级防火性能和荷叶般的疏水性能,使气凝胶防寒服相比传统羽绒服更薄一些,而且保温性能极好。克罗值是评定衣服保暖效果的重要指标。研究者们总结出了一个服装热阻计算公式:Iclo=6.45×[(tS-tA)/Φ]-0.8在这一公式中,tS为人体温度,通常取33.3℃;tA为环境温度;Φ为单位面积的单层服装在单位时间内传递的热量,一般取M的75%,M为人的基础代谢热量58W/m;Iclo为人体身上穿的所有衣服克罗值(clo)的总和,检测表明,0.2cm厚的气凝胶复合棉纤毡的克罗值为1.73。理论上,人体单穿一件内衬0.6cm厚气凝胶复合棉纤毡的衣服,即可在-8℃的环境温度下保证温暖。浙江气凝胶批量定制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”。
溶胶-凝胶法:通过硅源物质的水解和缩聚获得具有三维网络结构的SiO2凝胶,反应生成以≡Si-O-Si≡为主体的聚合物,再经过老化阶段后,形成网络结构的凝胶。在凝胶形成的过程中,部分水解的有机硅发生缩聚反应,缩聚的硅氧链上未水解的基团可继续水解。通过调节反应溶液的酸碱度,控制水解-缩聚过程中水解反应和缩聚反应的相对速率,可得到凝胶结构。在酸性条件下(pH=2.0-5.0),水解速率较快,有利于成核反应形成较多的核;在碱性条件下,有利于核的长大及交联,易形成致密的胶体颗粒。强碱性或高温条件下SiO2的溶解度增大,使终凝胶结构形成胶粒聚集体。
收集彗星星尘并不是件容易的事,尽管体积比沙粒还要小,可是当它以如此高速接触其它物质时,自身的物理和化学组成都有可能发生改变,甚至完全被蒸发。如今科学家有了气凝胶,这个问题就变得很简单了。它就像一个极其柔软的棒球手套,可以轻轻地消减彗星星尘的速度,使它在滑行一段相当于自身长度200倍的距离后慢慢停下来。在进入“气凝胶手套”后,星尘会留下一段胡萝卜状的轨迹,由于气凝胶几乎是透明的,科学家可以按照轨迹轻松地找到这些微粒。气凝胶材料修复和恢复简捷,维护费低。
气凝胶诞生于1931年,由Steven.S.Kistler在Nature杂志上发表《共聚扩散气凝胶与果冻》标志着气凝胶的发现,也正是Kistler通过乙醇超临界干燥技术,制备出世界上一块气凝胶-SiO2气凝胶。气凝胶可分为无机气凝胶、有机气凝胶、混合气凝胶和复合气凝胶。常见的气凝胶主要是硅气凝胶、碳气凝胶和二氧化硅气凝胶,新进发展的气凝胶主要是氧化石墨烯气凝胶、富勒烯气凝胶和纤维/二氧化硅气凝胶。由于SiO2气凝胶是目前产业化很成熟的产品,气凝胶的制备技术主要为SiO2气凝胶制备,该类气凝胶的制备包括两种方法:干燥法和溶胶-凝胶法。目前产业化中主要使用的技术是干燥技术。气凝胶也在粒子物理实验中,使用来作为切连科夫效应的探测器。浙江气凝胶批量定制
气凝胶有非常好的隔热效果。浙江气凝胶批量定制
气凝胶其他用途:1、制作火星探险宇航服:2002年,美国宇航局成立了一家公司,专门生产更结实更有韧性的气凝胶。美国宇航局2013年已经确定,在2018年火星探险时,宇航员们将穿上用新型气凝胶制造的宇航服。该公司的科学家马克·克拉杰沃斯基说,只要在宇航服中加入一个18毫米厚的气凝胶层,那么它就能帮助宇航员扛住1300℃的高温和零下130℃的低温。“这是我见过的极有效的恒温材料。”马克如是说。2、防弹不怕被炸:防弹是新型气凝胶的第二个重要用途。美国宇航局的这家公司正在对用气凝胶建造的住所和军车进行测试。根据试验室的试验情况来看,如果在金属片上加一层厚约6毫米的气凝胶,那么,就算直接炸中,对金属片也分毫无伤。浙江气凝胶批量定制