1、气 凝 胶,2013-12,主要内容,气凝胶的发展历程 概念 优势、缺陷及改进方法 制备方法 用途及应用前景 实验思路,气凝胶的发展历程,1931年，美国斯坦福大学Kistler通过水解水玻璃首次制备得到气凝胶。 1985年，德国维尔兹堡大学物理所组织召开首届“气凝胶国际研讨会”简称ISA。（2012年，为第十届ISA会议） 1993年，气凝胶被应用到宇航服、太空飞船、航天飞机等。,气凝胶的概念,什么是气凝胶？,气凝胶是指：由纳米级胶体粒子或高聚物分子构成的多孔性非晶固体材料，是目前合成材料中最轻的凝聚态材料。 只要是将湿凝胶中的液体被气体所取代，同时凝胶的网络结构基本保留不变，这样所得的材料
2、都称为气凝胶。,气凝胶的种类,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。,纳米级材料（50nm） 低导热系数（0.013W/(Km)） 低密度（3kg/m3 ） 高孔隙率（80%-99%） 比表面积1000m2/g,气凝胶的特性,气凝胶的优势,A.导热系数低 B.密度低 C.持久耐热、防火性能 D.疏水性能 E. 绿色环保,气凝胶的保温隔热原理,对流：当气凝胶材料中的气孔直径小于70nm时，气孔内的空气分子就失去了自由流动的能力，相对地附着在气孔壁上，这时材料处于近似真空状态。辐射：由于材料内的气孔均为纳米级气孔再加材料本身极低的体积密度，使材料内部气孔壁数日趋于“无穷多
3、”，对于每一个气孔壁来说都具有遮热板的作用，因而产生近于“无穷多遮热板”的效应，从而使辐射传热下降到近乎最低极限热传导：由于近于无穷多纳米孔的存在，热流在固体中传递时就只能沿着气孔壁传递，近于无穷多的气孔壁构成了近于“无穷长路径”效应，使得固体热传导的能力下降到接近最低极限,气凝胶的缺陷及改进,气凝胶强度低、韧性差， 高温遮挡红外辐射能力差通过添加颗粒、纤维等增强体，提高强度和韧性 通过添加炭黑、陶瓷纤维等遮光剂，提高遮挡辐射能力,气凝胶的制备,pH值酸性促进水解抑制缩聚,pH值碱性促进缩聚抑制水解,气凝胶的用途及应用前景,宇宙飞船重返地面 高速飞行中承受大气层剧烈摩擦 气凝胶隔绝千摄氏度高温
4、 保障航天器安全返还,宇航服气凝胶材质的隔热内里 能够帮助宇航员承受 1400的高温-130的超低温,气凝胶的用途及应用前景,特性：高孔隙率、高比表面积 强力吸附剂 效果优于活性炭 防毒面具、动物房除臭等,气凝胶材质帐篷 适用于极低恶劣环境 南极洲、北极圈探险队专用 防水、质轻、保温,气凝胶的用途及应用前景,城市高级建筑墙体保温,韧性 轻质 拉伸强度 结构力度,实验思路,阅读大量书籍及文献，掌握制备SiO2气凝胶的方法；通过碳纳米管、陶瓷纤维等掺杂提高气凝胶的性能；测试分析：物相分析（XRD、Raman），微观形态 （SEM），热学性能，力学性能等预期找到新的掺杂物或新方法，能提高气凝胶的性能，并降低成本，缩短制备时间。,美宇航局 “星尘计划”华裔科学家-邹哲,欢迎各位老师批评指正！ 谢谢！,
