冻融循环下建筑气凝胶复合保温材料制备及性能研究

研究冻融循环下建筑气凝胶复合保温材料制备及性能,先采用溶胶-凝胶法制备SiO_(2)气凝胶,再采用真空浸渍方法将水溶胶吸附到膨胀珍珠岩中,得到膨胀珍珠岩-SiO_(2)气凝胶复合保温材料;对复合保温材料进行冻融循环试验,并测试材料的抗压强度变化和导热系数变化。结果表明:复合保温材料的抗压强度随SiO_(2)气凝胶掺入含量的增加而增大;复合保温材料的导热系数随SiO_(2)气凝胶掺入含量的增加而减小,SiO_(2)气凝胶的掺入可以显著提升建筑保温材料的抗冻性能。

窑洞建筑气凝胶复合保温材料制备表征研究

为了解决常规纤维素气凝胶物理性能不足的问题,提高保温材料隔热性能,利用TiO_(2)纳米颗粒对纤维素气凝胶实施改性处理,制备TiO_(2)/纤维素气凝胶复合保温材料,并从微观形貌、力学性能和导热性能三个方面对该材料加以表征。经实验发现,TiO_(2)/纤维素气凝胶复合保温材料的压缩强度和弹性模量均显著优于单纯纤维素气凝胶,且热导率系数符合现行国家标准,可用于窑洞建筑的保温设计。

气凝胶复合保温材料在换热站中的应用

气凝胶复合制品在热力管网中应用优势极大,气凝胶与纤维材料复合改变了原材料的传热行为,增强了传热效果。通过对换热站供热主管道的保温理论计算数据、实际测量数据的分析,展示了气凝胶复合保温材料在换热站应用的节能效果,并建立气凝胶传热行为的数学模型,通过有限元分析软件对模型参数进行计算,为管道保温计算提高有效的理论基础。

SiO_(2)增强氧化铝气凝胶复合建筑保温材料的制备及性能研究

气凝胶材料凭借孔隙率高、抗压能力强和热导率低等优势,在建筑保温材料市场中具有广阔的应用前景。选择正硅酸乙酯和仲丁醇铝为原料,通过溶胶-凝胶法制备了不同SiO_(2)掺杂量的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)气凝胶复合保温材料。研究了SiO_(2)掺杂量对复合气凝胶晶体结构、微观形貌、力学性能和导热性能的影响。结果表明,Al_(2)O_(3)-SiO_(2)气凝胶主要由多晶态的勃姆石组成,SiO_(2)的掺杂抑制了γ-Al_(2)O_(3)相的生成,阻碍了羟基缩水反应的发生,且AlO-H基团中的H被Si取代,形成了更为稳定的Al-O-Si键。Al_(2)O_(3)-SiO_(2)气凝胶呈现出开放的多孔结构,SiO_(2)的掺杂改善了气凝胶的孔道走向,使孔径尺寸减小且均匀分布。随着SiO_(2)掺杂量的增加,Al_(2)O_(3)-SiO_(2)气凝胶的抗压强度和比表面积先增大后轻微降低,导热系数先降低后升高,当SiO_(2)的掺杂量为9%(摩尔分数)时,气凝胶的抗压强度最大为40.92 MPa,相比未掺杂SiO_(2)的气凝胶增大了58.97%,比表面积最大为257.33 m^(2)/g,导热系数最低为0.022 W/(m·K),保温性能最佳。综合可知,SiO_(2)的最佳掺杂量为9%(摩尔分数)。

Al_(2)O_(3)气凝胶建筑保温材料的制备及性能研究

采用常压干燥法,以环氧丙烷(PO)作为促进剂,通过调整PO与Al的摩尔比,制备出一系列Al_(2)O_(3)气凝胶建筑保温材料,研究了PO摩尔比对气凝胶的物相结构、微观形貌、力学性能和保温性能的影响。结果表明,Al_(2)O_(3)气凝胶在室温下主要由勃姆石组成,在高温下会逐渐从γ-Al_(2)O_(3)相向α-Al_(2)O_(3)相转变,而PO摩尔比的增加阻碍了相的转变。Al_(2)O_(3)气凝胶由片状小颗粒堆积而成,颗粒尺寸约为85~160 nm。当n(PO)∶n(Al)=5时,气凝胶骨架强度最高,三维网状多孔结构最为致密。随着PO摩尔比的增大,Al_(2)O_(3)气凝胶的抗压强度先增大后减小,弹性模量持续增大,导热系数先降低后增大。当n(PO)∶n(Al)=5时,气凝胶的抗压强度达到最大值42.54 MPa,弹性模量为1454.63 MPa,导热系数最小为0.0954 W/(m·K),具有优异的保温性能。由此可见,PO的最佳摩尔比为n(PO)∶n(Al)=5。

Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合纳米气凝胶材料耐高温性能研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)和六水合氯化铝(AlCl_(3)·6H_(2)O)作为混合前驱体,环氧丙烷作为网络诱捕剂,在不添加螯合剂情况下,采用溶胶-凝胶工艺与CO_(2)超临界干燥法制备出了不同摩尔比的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合气凝胶。对样品分别进行600℃、800℃、1000℃和1200℃热处理,并利用傅里叶红外光谱分析仪、扫描电镜、X射线衍射仪、比表面积分析仪、热重差热分析仪等仪器对Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合气凝胶的微观形貌、结构及热稳定性能进行表征。结果表明:当AlCl_(3)·6H_(2)O∶TEOS=8∶1时,Al_(2)O_(3)-SiO_(2)气凝胶样品在1000℃和1200℃热处理后的导热系数分别为0.0621 W/m·K和0.0803 W/m·K,在1000℃以上热处理后,孔径更加均匀,保留了较好的介孔结构;并且不同的热处理温度延缓了晶型转变,在常温和1200℃条件下,样品比表面积分别为617.14 m^(2)/g和102.9 m^(2)/g,为均匀的介孔结构(孔直径为8~32 nm),孔径低于常温下空气的平均自由程,在1200℃热处理后,样品总失重率为16.3%,具有较好的高温热稳定性。

氮化硼气凝胶@HKUST-1复合材料的制备及气体吸附性能研究

HKUST-1作为一种多孔材料,因其超高的比表面积和孔隙率,在气体捕获和分离方面应用广泛。但是HKUST-1通常以粉末形式存在,在使用过程中通常会出现粉尘、堵塞和力学性能差等问题。为了解决这些问题,以氮化硼(BN)气凝胶作为基体,采用原位生长的方法在其纤维表面生长HKUST-1晶体,制得了块体BN气凝胶@HKUST-1复合材料。通过XRD、FT-IR、SEM和TEM等表征技术对复合材料进行结构和形貌的分析,并对其力学性能、CO_(2)吸附和选择性能进行测试。研究结果表明,通过原位生长的方法成功制备了具有一定的力学性能的块体BN气凝胶@HKUST-1复合材料。其中,3BN气凝胶@HKUST-1复合材料在50%的应变下材料的压缩强度为32 k Pa。同时,在273 K、1 bar的条件下,3BN气凝胶@HKUST-1复合材料表现出最佳的吸附性能,吸附量为73 cm^(3)/g,是纯相BN气凝胶的2.3倍。

中央空调气凝胶岩棉复合保温材料

针对传统保温材料存在的导热系数高、防火性能弱、强度不足等问题,提出采用性能优异的气凝胶材料来制备复合保温材料。对比了中央空调用各种保温材料的性能,分析了气凝胶材料的应用优势。将气凝胶材料应用到空调管道的保温领域中,以不同质量分数的气凝胶材料制备气凝胶岩棉复合保温材料,确定了复合保温材料的最佳生产工艺和配比,研究了气凝胶含量、岩棉板厚度和密度参数对复合保温材料导热系数和抗压强度的影响。结果表明:添加7%的气凝胶、以40 mm厚度和120 kg/m^(3)密度的岩棉板制备的复合保温材料保温性能最佳;添加一定量的SiO_(2)气凝胶,有助于提高复合保温材料的抗压强度。

微纳复合SiO_2气凝胶超级绝热建筑外墙保温材料

我国建筑能耗巨大并处于高速增长期,而现有的建筑外墙保温材料各有缺点,如保温性能差,耐候性差等,因而保温效果极好、阻燃、耐候的纳米多孔气凝胶基外墙保温材料日益受到人们的青睐。基于Si O2气凝胶的超级保温隔热特性,针对成本、使用寿命和燃烧性等建筑材料最关注的问题,通过微纳复合技术,提出了有效的解决方案并形成了规模化生产。通过仿真模拟计算发现,使用气凝胶复合保温板的建筑耗能将明显降低。

SiO_(2)气凝胶复合保温材料在供热管路中的应用探究

SiO_(2)气凝胶高孔隙率的微观结构极大限制了热传导,具备较强的保温性能。本文将SiO_(2)气凝胶与岩棉复合,制备了一种可应用于供热管路外保温的复合材料。研究表明,在EVA胶粉含量为3vol%、SiO_(2)气凝胶填充占55vol%时,可在兼顾力学性能与保温性能的前提下实现最佳使用效果。

绿色建筑中气凝胶复合材料的可持续应用研究

本文从传统建材、传统保温材料的发展现状及存在的问题入手,介绍了气凝胶材料、其保温、降噪性能进行了实验验证,介绍和研究了气凝胶复合材料的应用实例,进一步探讨了气凝胶复合材料在绿色建筑中的可持续应用潜力,并根据本文的研究提出了未来的政策建议。

SiO_(2)气凝胶保温隔热材料及其在建筑节能中的应用

建筑节能是全球关注的课题,新材料是影响建筑节能的关键之一。SiO_(2)气凝胶超低导热系数、A级不燃、吸湿率低、轻质等特点,被誉为“改变世界的神奇材料”,在建筑保温隔热领域有着广阔的应用前景,是未来建筑节能领域中理想的新型建筑材料。以建筑节能减碳为目标,重点阐述了SiO_(2)气凝胶保温隔热材料的种类及其在建筑领域应用现状。

SiO_2气凝胶复合保温材料的热湿性能研究

以洗水棉纤维毡为支撑体,以超级绝热SiO_2气凝胶为填充介质,采用溶胶-凝胶法和常压干燥制备了纤维毡/SiO_2气凝胶复合保温材料,对复合材料的微观结构和疏水性能进行了表征,测试了不同湿度环境下纤维毡及其复合材料的吸湿率和透湿率,并采用瞬态热平面法测试了导热系数。结果表明,随着环境湿度的增大,纤维毡的吸湿率和导热系数均明显增大,与SiO_2气凝胶复合后,两者显著降低,且随湿度变化很小,复合材料的吸湿率在1%左右,导热系数在0.0176~0.0187 W/(m·K),该复合材料对潮湿地区的隔热保温具有很好的应用价值。

木质素磺酸钠复合气凝胶滤嘴对卷烟气的净化性能

为探索替代传统醋酸纤维滤嘴的生物质材料和进一步净化卷烟气的有害成分,降低抽烟对人体健康的伤害,文中以木质素磺酸钠、k型卡拉胶为原料,采用溶胶-凝胶法和冷冻干燥法制备出不同配比的复合气凝胶,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG)等方法分别对所制备复合气凝胶的表面形貌、官能团结构、热稳定性等进行分析。同时制作醋酸纤维+复合气凝胶滤嘴,通过转盘吸烟机测试其对卷烟气有害气体的净化性能。SEM结果表明,表面形貌显示复合气凝胶具有丰富的微孔孔隙结构和粗糙表面的层状结构;FT-IR和XRD分析表明,卡拉胶的加入并没有改变木质素磺酸钠本身的官能团,卡拉胶与木质素磺酸钠通过物理作用相结合。烟气测试和TG分析结果说明,卷烟气有害成分净化性能随着木质素磺酸钠含量增加而变优,且其热分解温度高于卷烟气进入滤嘴中部时的温度,其在吸烟过程中不会发生热分解,故其为一种理想的卷烟滤嘴潜在材料。

Al_(2)O_(3)-SiO_(2)/纤维素复合气凝胶的制备及其阻燃性能

针对纤维素气凝胶隔热性能差、易燃烧等问题,基于液氮定向冷冻及真空冷冻干燥技术,以低成本、环境友好的微晶纤维素为原材料,Al_(2)O_(3)-SiO_(2)溶胶为阻燃剂,去离子水为溶剂,加入硼酸作为催化剂控制共水解进程,制备出隔热阻燃性能良好的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)/纤维素复合气凝胶。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、锥形量热仪等研究了Al_(2)O_(3)-SiO_(2)溶胶含量对材料结构与性能的影响,并分析了复合气凝胶的阻燃机制。结果表明,随着Al_(2)O_(3)-SiO_(2)溶胶含量的增加,Al_(2)O_(3)-SiO_(2)/纤维素复合气凝胶从蜂窝状结构向多孔三维网络结构转变,孔径减小。Al_(2)O_(3)-SiO_(2)溶胶与微晶纤维素溶液体积比为2∶10时,具有最高分解温度205.21℃和最大质量保持率35.191%。点燃时间为11 s,热释放速率峰值为127.13 kW/m^(2),表现出更好的阻燃性与抑制火焰生成能力。

MIL-88B/蒙脱土改性棉纤维素复合气凝胶及其吸附-降解协同去除染料和抗生素

将MIL-88B修饰的蒙脱土(MIL-88B/MMT)引入棉纤维素气凝胶基体中,制备多功能棉纤维素复合气凝胶(MMCCA),通过吸附-降解协同作用,用其有效去除废水中的染料和抗生素。探讨不同pH值、离子强度、染料初始浓度和接触时间下MMCCA对染料和抗生素的吸附性能,分析有过氧化氢(H2O2)条件下,MMCCA对染料和抗生素的降解性能。结果表明:MMCCA对甲基橙(MO)、亚甲基蓝(MEB)和盐酸四环素(TCH)的最大吸附量分别为138.03、655.66和503.55 mg/g;采用Langmuir吸附等温线模型、Freundlich吸附等温线模型和伪二级动力学模型能够较好地描述MMCCA的吸附过程;H2O2的加入使MMCCA对MO、MEB和TCH的去除率分别由64.97%、69.31%和25.31%显著提高到96.23%、98.61%和86.46%;该MMCCA具有良好的重复使用性。

碳纳米管-聚苯胺/聚乙烯醇复合气凝胶的制备及其吸波性能

为了获得高性能复合气凝胶吸波材料,以螺旋碳纳米管(Helical carbon nanotubes,HCNTs)和聚苯胺(Polyaniline,PANI)为吸波剂,聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)为基体,采用定向冷冻法和低温原位聚合法制备了高性能螺旋碳纳米管-聚苯胺/聚乙烯醇复合气凝胶(HCNTs-PANI/PVA composite aerogels,HPPA)。采用扫描电子显微镜、红外光谱仪、拉曼光谱仪和X射线衍射仪对HPPA复合气凝胶的形貌与结构进行表征,并使用矢量网络分析仪测定HPPA复合气凝胶的电磁参数和吸波特性。结果表明:所制备的HPPA复合气凝胶具有优异的吸波性能,最小的反射损耗为-69.08 dB,有效吸收带宽为4.20 GHz;HPPA复合气凝胶优异的吸波性能主要归因于其定向的多孔结构和非均匀介质界面形成的良好阻抗匹配特性和多重极化协同效应。该文为构建高性能复合气凝胶吸波体系提供了新思路。

气凝胶玻璃对建筑采光效果及能耗的影响--以寒冷地区办公建筑为例

探究气凝胶玻璃作为外窗材料对寒冷地区办公建筑的采光效果及对建筑能耗的影响,选取典型代表性城市济南某办公建筑,建立分析模型,基于honeybee进行动态采光指标模拟以及能耗模拟,对不同外窗玻璃材质的采光效果以及对建筑能耗的影响进行研究并与气凝胶玻璃进行对比。研究结果表明,气凝胶玻璃作为办公建筑外窗材料可以在保证办公区域内一定的采光效果的同时,降低建筑整体能耗,尤其对采暖能耗减低效果明显,因而适合于寒冷地区办公建筑的节能设计。

二氧化硅基气凝胶材料及其制备技术的专利分析

气凝胶为多功能新型材料,其中二氧化硅基气凝胶是研究最广泛的气凝胶材料,2004年首次在中国产业化,至今被广泛应用于电子、建筑、隔热、航空航天、能源等领域中。但与国外相比,中国高端产品较少,原始创新略显不足。因此,本文梳理了近20年全球二氧化硅基气凝胶材料及其制备技术的相关专利,从专利的视角挖掘近20年的研究热点。从市场流向和重点申请人的维度分析当前的市场竞争格局,指出以美、德、日为代表的发达国家,通过全球专利布局在一定程度上实现了对市场较大力度的控制,处于领先地位。重点从技术热点及技术路线的角度分析二氧化硅基气凝胶及其制备技术的研究热点:目前,气凝胶颗粒、前体的改进和纤维增强是近年来该领域的研究重点,各国对金属氧化物复合材料和透明储能材料的关注度较高。并且通过梳理中国的转移转化专利的技术特点,帮助企业在寻求技术合作时精准找到合作对象。最后总结了技术创新中中国企业需重点关注的研究方向,为未来的技术研发提供指引。

浅析SiO_(2)气凝胶材料在超低能耗建筑中的应用

被动式超低能耗建筑助力绿色转型,已经是未来建筑发展的趋势。但目前市场上的被动式超低能耗建筑外墙保温材料是以建筑节能75%标准设计,一是不能满足节能率达到90%以上的超低能耗建筑技术要求,二是阻燃等级以B级为主,存在很大的安全隐患。气凝胶作为一种多功能的高效保温隔热环保材料,在建筑领域的应用研究逐渐受到广泛关注。本文主要针对SiO_(2)气凝胶保温隔热材料在外墙保温系统应用的特点作了分析和总结,对推动气凝胶材料在被动式超低能耗建筑领域的发展提供参考。