气凝胶与传统的“凝胶”概念有着根本的不同。它是一种密度为3 kg/m³的固体材料。由于其极低的密度,它也被称为“冻结的烟雾”或“蓝烟”,1931年S. Kistler利用超临界干燥方法成功制备了SiO2气凝胶,因此获得了吉尼斯世界纪录“最轻固体”的称号。气凝胶成分中超过80%是空气,因此具有优异的隔热性能。一英寸厚的气凝胶相当于20到30块普通玻璃的隔热效果。即使将玫瑰放在火焰和气凝胶之间,玫瑰也能毫发无损。.
气凝胶在太空探索中有着多样化的应用。它曾被用于俄罗斯“和平号”空间站和美国“火星探路者”探测器。在粒子物理实验中,气凝胶用作切伦科夫效应的探测器。一个例子是B介子工厂Belle实验探测器中的气凝胶切伦科夫计数器(ACC),它利用气凝胶介于液体和气体之间的低折射率,以及其高透明度和固体特性,超越了使用低温液体或高压空气的传统方法。其轻质特性也是一个显著优势。.
气凝胶作为一种具有纳米级结构的多孔材料而脱颖而出,不同于传统材料中微米和毫米级的孔隙结构。其精细编织的纳米结构导致极低的热导率和极大的表面积。它对光和声的散射显著少于传统多孔材料。这些独特性质不仅激发了基础研究的兴趣,还在各个领域具有广泛的潜在应用。.
a. 防弹涂层: 实验室实验表明,在金属板上涂覆6毫米厚的气凝胶层,可使其免受直接爆炸的影响。.
b. 吸收性涂层: 吸收雷达波的涂层,实现隐身效果。.
c. 储能装置
d. 高科技强激光研究
作为航空航天领域的早期进入者,气凝胶拥有众多神奇的特性。预测其未来的应用需要社会和行业的想象力,以推动这种新材料走出实验室,实现其实际价值。.
工业领域: 气凝胶复合保温材料对于电力储能和石油化工等行业中需要管道保温或炉体保温的区域至关重要。.
建筑领域: 应用包括建筑外墙和内墙的保温隔热,以及在玻璃幕墙中使用气凝胶玻璃。.
交通领域: 纳米多孔气凝胶复合隔热材料应用于高速列车、国产C919飞机及新能源汽车,主要用于交通工具的保温隔热以及新能源汽车锂离子电池的保护。.
家用保温与冷链物流: 替代传统材料,纳米多孔气凝胶复合隔热材料用作保温层,以增强隔热性能并增加内部容积。.
功能装备: 在制造气凝胶夹克和户外产品时使用超薄气凝胶层,带来无与伦比的保暖效果,实现更轻、更薄、更暖的目标。.
与传统保温材料相比,纳米多孔气凝胶复合隔热材料的保温效果优越3-5倍。这意味着优异的节能保温性能、更薄的材料厚度、更低的整体成本,且该材料作为安全、环保、无毒的无机物固有特性确保了其长使用寿命。.
二氧化硅气凝胶是最常见的商业形式,是一种SiO2纳米多孔网络,可提供上文提到的0.019至0.021 W/(m·K)的导热系数。这里的大多数毯子、板材和薄膜都是以二氧化硅气凝胶为基础制成的。.
纳米气凝胶的定义是孔隙小于空气平均自由程,约为70纳米,从而抑制对流。正是这种纳米多孔结构,而非块体材料本身,使气凝胶的隔热性能远超其重量所能预期的水平。.
根据GB/T 10294和GB/T 10295标准,通过防护热板法测量,气凝胶在25°C时的导热系数约为0.019至0.021 W/(m·K)。它是所有固体隔热材料中导热系数最低的之一,也是买家应向供应商索取检测报告确认的数据。.
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