纤维素复合气凝胶的制备及保温隔热性能研究

利用化学交联和冷冻干燥技术制备了绿色环保的羧甲基纤维素钠(CMC)/明胶(GL)-戊二醛(GA)复合气凝胶(CL-A);研究不同比例的羧甲基纤维素钠(CMC)、明胶(GL)和不同含量的戊二醛(GA)对气凝胶微观结构、热稳定性、力学强度以及保温隔热等性能的影响。实验结果表明,羧甲基纤维素钠(CMC)与明胶(GL)比例为1:2且戊二醛(GA)添加量为15%时的复合气凝胶(C1L2-A15)的压缩强度高达3.03 MPa,较纯羧甲基纤维素钠(CMC)气凝胶增长了7倍左右;热导率低至0.022 W/(m·k),保温效果较好;多孔的三维网络更加致密,改善了复合气凝胶的形貌结构;复合气凝胶的残炭量高达37%,一定程度上提高了热稳定性。

气凝胶保温隔热疏水涂料在敦煌壁画中的应用研究

由于敦煌地处甘肃,气候条件恶劣,温度变化大,所以导致敦煌壁画易脱落、干裂等。极端的降水会导致敦煌壁画盐分结晶并与石窟壁分离。为了保护敦煌壁画,减小温度变化对敦煌壁画的影响,防止因水而导致敦煌壁画发生病害等,通过文献分析法,对气凝胶的保温隔热疏水性能和气凝胶材料在涂料方面的应用进行分析和梳理。分析结果表明:气凝胶保温隔热疏水涂料具有良好的保温隔热性能以及疏水性能,可以保护敦煌壁画免受自然灾害的侵蚀,延长敦煌壁画的寿命。

气凝胶复合材料的制备及保温隔热应用进展

气凝胶复合材料由于具有密度低、比表面积大、孔隙率高和导热系数低等结构功能特性,成为最主要的新型保温隔热材料之一。本文简述了气凝胶复合材料的发展历程、制备工艺及方法,从气凝胶复合材料的微观形貌结构、热量传递组成、隔热传热表征等方面对其保温隔热性能及机理进行分析,重点介绍了近年来气凝胶复合材料的保温隔热性能应用在军事航空航天、建筑节能环保、能源存储转化、极端环境材料、电动汽车电池、冷藏(冻)运输以及供热锅炉管道等诸多领域中取得的新进展。同时,对其在各个领域应用中遇到的问题进行了详细讨论并给出建议。此外,文末对气凝胶复合材料在未来的研发、生产及应用中的研究方向进行了展望。

SiO_(2)气凝胶及其他功能填料对反射隔热涂料性能影响

为了提高SiO_(2)气凝胶反射隔热涂料的保温隔热性能,研究了亲水、疏水性SiO_(2)气凝胶的掺量对反射隔热涂料的太阳热反射率和隔热温差的影响,以及几种功能性填料的作用。结果表明:掺量1.5%的疏水SiO_(2)气凝胶制得的反射隔热涂料性能最好,其太阳热反射率达到了83.32%,隔热温差达到了31.6℃。掺量为9%的空心玻璃微珠所制的反射隔热涂料的反射率达到85.33%,隔热温差达到32.65℃,是其他功能性填料中表现最佳的一种填料。1.5%疏水SiO_(2)气凝胶和9%空心玻璃微珠复配制得的反射隔热涂料其导热系数为0.041 W·m^(-1)·K^(-1),比各自单独使用制得的反射隔热涂料的导热系数低30%~40%,表现出良好的保温隔热效果。

柔性海泡石基气凝胶的制备及其保温隔热性能的研究

以海泡石为基质,聚乙烯醇为有机增强相,硅烷偶联剂KH-560和聚乙烯亚胺为交联剂,经冷冻干燥制备了具有优异保温隔热性能的柔性海泡石基气凝胶。其导热系数低至0.0374W/(m·K),轴向在经过80%的压缩形变后能达到100%回弹,径向在经过50%的压缩形变后也能达到100%回弹。该气凝胶有望作为保温隔热材料应用于建筑、隔热帐篷等领域。

气凝胶保温隔热性能应用进展

气凝胶作为一种纳米级多孔固态材料,其优异的隔热性能、高孔隙率、良好的阻燃性、绝缘性、隔音性,以及绿色环保特性,使其在热学、电学、声学、光学等领域均有所应用。特别是其热导率极低,一寸厚的气凝胶相当于20-30块普通玻璃的隔热功能,这使得气凝胶在保温隔热领域具有巨大的潜力。

SiO_(2)高效节能气凝胶隔热材料的制备及性能研究

以N,N-二甲基甲酰胺为干燥剂,通过常压干燥法制备了SiO_(2)气凝胶隔热材料,研究了正硅酸乙酯和水的摩尔比对SiO_(2)气凝胶形貌、物相结构、孔径分布、力学性能和导热性能的影响。结果表明,SiO_(2)气凝胶隔热材料为典型的非晶结构,具有有序的介孔孔道,随着水摩尔比的增大,气凝胶的孔道结构有序度逐渐提高,宏观形貌更加完整且致密,摩尔比n(TEOS)∶n(水)=1∶30制备出的气凝胶的多孔网格结构最为致密。随着水摩尔比的增大,SiO_(2)气凝胶的比表面积、抗压强度先增大后降低,导热系数先降低后增大。当摩尔比n(TEOS)∶n(水)=1∶30时,气凝胶比表面积最大为441 m^(2)/g,对应的孔体积为0.414 cm^(3)/g,孔径分布为3.75 nm,抗压强度最大为29.79 kPa,导热系数最低为0.022 W/(m·K),保温性能最优。以TMCS和正己烷对SiO_(2)气凝胶进行疏水改性,体积比V(TMCS)∶V(正己烷)=1∶10时,SiO_(2)气凝胶表面的接触角达到最大值139.6°,疏水性能最佳,热稳定性也得到改善。

气凝胶隔热材料在水泥行业的应用

详细介绍了气凝胶隔热材料的制备工艺、隔热机理,对比了新型气凝胶隔热材料与传统隔热材料的性能优势;结合新型气凝胶隔热材料在水泥行业的应用案例,具体分析了气凝胶隔热材料在水泥回转窑、分解炉、冷却系统、烧成系统辅助设备中的应用。新型高效的气凝胶隔热材料将逐步取代传统保温隔热材料,建立新型热防护系统,减少能源消耗,进一步推动水泥行业的节能降碳绿色转型。

疏水SiO_(2)气凝胶涂层涤纶织物的制备及隔热性能

采用聚丙烯酸类黏合剂将自制疏水SiO_(2)气凝胶均匀涂覆到涤纶织物上。研究发现,当气凝胶质量分数为4%时,可赋予涤纶织物较好的隔热性能,且整理织物的拉伸断裂强力变化不大。

二氧化硅气凝胶及其在保温隔热领域应用进展

二氧化硅气凝胶是目前已知最轻的固体材料,具有热导率低、孔隙率高和比表面积大等优点,被誉为新型超级保温隔热材料。然而,二氧化硅气凝胶自身存在力学性能差和制备成本高的问题,大大限制了其在保温隔热领域大规模推广应用。本文简述了二氧化硅气凝胶合成技术和力学性能增强方法,从制备过程控制、老化条件优化、热处理、纤维复合和高分子聚合物复合等方面分析了其对气凝胶性能和工艺的影响,重点介绍了近年来二氧化硅气凝胶保温隔热材料应用在航空航天、军工领域、工业管道、建筑保温以及新能源汽车等领域的研究进展,总结了其在各领域应用的技术挑战。指出未来需进一步拓展二氧化硅气凝胶的使用温区,利用共前体和化学交联等方法增强高温下的隔热性能,同时解决气凝胶纤维复材“掉粉”和微米级粉体分散不均匀等难题,尤其是新能源汽车等新兴应用领域发展迅猛,未来仍需针对新的应用需求对其合成技术进行设计和优化。

纤维素基气凝胶在保温隔热领域中的研究进展

纤维素具有储量丰富、来源广、可再生、可降解、易于化学改性等显著优势。纤维素基气凝胶具有优异的力学性能和热学性能,在建筑、航空航天、石油化工等领域受到了广泛关注,有望成为替代传统气凝胶的理想选择。随着科技的快速发展,纤维素基气凝胶作为保温隔热材料的性能不断被优化,应用不断被拓展。本文简要介绍了纤维素基气凝胶的制备方法,综述了纤维素基气凝胶作为保温隔热材料在航空航天、石油化工和建筑等领域的最新研究及应用进展,提出了制备和改性纤维素基气凝胶亟待解决的问题。

气凝胶涂料在水电工程中的应用

冬季混凝土因温度较低,混凝土中水泥水化反应减慢甚至停止,导致混凝土的强度增加缓慢或直接停止。当外界温度降低到0℃时,混凝土中的水开始结冰,逐渐由水变为冰,这时水泥水化作用减慢,混凝土强度增长相应变慢;当温度继续降低时,混凝土中的水完全变成冰,混凝土中水泥水化作用停止,此时混凝土的强度将不会再增长,但混凝土内部不受温度影响的部分继续进行水化作用,内部温度升高与混凝土外部受温度影响区域形成较大温差从而产生裂缝。因此,混凝土的保温在建筑工程中尤为重要。TB水电站采用气凝胶保温涂料对坝体进行保温,对混凝土进行保温养护,同时简化原有施工程序,减少了对混凝土面的破坏。

基于SiO_(2)气凝胶及空心微珠填料的织物用隔热涂料的性能研究

为提高织物用隔热涂料的隔热性能,将SiO_(2)气凝胶和SiO_(2)空心微珠复配作为填料,研究了填料种类和添加量对涂层隔热性能及疏水性能的影响。结果表明:气凝胶和空心微珠分别添加15%和20%时,隔热效果最好,隔热率分别为21.16%和16.17%。10%气凝胶和20%空心微珠进行复配时,涂层隔热效果进一步提升,隔热率可达到24.83%,且此时疏水性能最好,水接触角可达116.82°,这表明隔热材料的复配能进一步提高涂层的隔热性能和疏水性能,可有效拓宽功能性,展现出更加宽阔的应用前景。

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。

疏水SiO_2气凝胶的常压制备及在建筑隔热涂料中的应用

以廉价的工业级正硅酸乙酯为原料,经过酸碱两步催化制备二氧化硅凝胶,分别以三甲基氯硅烷(TMCS)/六甲基二硅氧烷(HMDSO)溶液和TMCS/n-C6H14溶液对凝胶进行改性,常压干燥下制得产品。用FT-IR、TEM、XRD等手段对样品进行表征,并考察了产品的疏水性能和在外墙涂料中的隔热性能。在相同的条件下,前者可以使凝胶溶剂交换和表面改性同时完成,而后者则不能。以TMCS/HMDSO改性所得产品为无定型非晶态结构,具有5～10 nm孔径。改性后的SiO2气凝胶具有较强的疏水性,在外墙建筑涂料中具有优良的隔热性能。

水性纳米二氧化硅气凝胶隔热阻尼涂料的制备与性能研究

二氧化硅气凝胶是一种优异的隔热材料,此次研究中以水性丙烯酸树脂为成膜物,添加一定的助剂,制备出具备隔热阻尼功能的涂料。通过对其性能进行研究发现,所制备的实验涂料具有良好的多方面性能。

聚对苯二甲酰对苯二胺气凝胶纤维的制备与性能

气凝胶纤维具有良好的柔韧性,其织物在可穿戴保温隔热领域受到了人们高度的关注。聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)具有优异的耐热性、耐化学品腐蚀等性能,是制备气凝胶纤维的理想材料。然而,目前利用PPTA纤维(对位芳纶)的纳米纤维分散液制备气凝胶纤维的过程复杂、耗时且成本高,因此本工作通过合成具有良好可加工性的PPTA溶液,利用湿法纺丝和冷冻干燥工艺制备PPTA气凝胶纤维,极大地简化了工艺流程。实验分析表明,通过改变PPTA溶液的浓度可以有效地控制气凝胶纤维的孔结构及机械强度。当PPTA溶液的质量分数为2%时,制得的气凝胶纤维的孔隙率高达94.5%,断裂强度可达7.8 MPa;除此之外,该气凝胶纤维还具有高的比表面积(291 m2/g)和低的热导率,其织物的热导率为29.65 mW/(m·K)。当PPTA溶液的质量分数为5%时,气凝胶纤维的断裂强度高达20.5 MPa。本工作中所制备的气凝胶纤维具有极高的孔隙率、超低的密度和热导率以及良好的力学性能,为新一代保温隔热纺织品的设计和制造开辟了新的途径。

二氧化硅气凝胶的研究进展

二氧化硅气凝胶是一种具有高孔隙率、低密度以及低热导率等特性的纳米多孔材料,在保温隔热、环境净化以及生命医学等领域应用广泛。文章对比分析了不同硅源基气凝胶的性能差异,以及改善二氧化硅力学性能的方法,如纤维和聚合物增强二氧化硅气凝胶以及制备柔性二氧化硅气凝胶,介绍了其在不同领域中的应用,并对其未来的发展趋势进行了展望。

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。

气凝胶在建筑节能行业中的应用进展

介绍了SiO_(2)气凝胶因其独特的三维纳米网状结构的优异性能在建筑行业中的应用,例如在保温涂料、保温砂浆、保温板中的应用等,并对气凝胶在未来建筑领域的发展进行了展望。