气凝胶

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/(K·m)）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”，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！