硬硅钙石—SiO_2复合纳米孔超级绝热材料

纳米孔超级绝热材料的概念起源于 2 0世纪 90年代初期 ,但纳米孔超级绝热材料的研制却是近年来提出的新课题。随着纳米材料的研究在国内外的蓬勃开展 ,纳米孔超级绝热材料的研究也不断向实用化和工程化发展。本文综述了纳米孔超级绝热材料的研究现状、主要研究成果和应用前景。介绍了纳米孔超级绝热材料的概念、绝热原理及制备方法 ,提出了硬硅钙石—SiO2 气凝胶复合纳米孔超级绝热材料研制的初步设想。

硬硅钙石-SiO_2气凝胶复合纳米孔超级绝热材料在钢结构防火中的应用探讨

将具有中空结构的硬硅钙石二次粒子和具有纳米孔结构的SiO2气凝胶用真空复合技术将其制备成具有良好绝热性能的绝热材料。用此材料包覆钢构件的防火保护方法具有防火涂料无法比拟的优点,是一种理想的钢结构耐火保护方式。介绍了该防火板的生产工艺、防火原理及施工方法,探讨了这种防护方法的特点及推广前景。

雪硅钙石/HAp复合材料对Cd(Ⅱ)的吸附性研究

以Ca(OH)2,Na2SiO3·9H2O,H3PO4为原料,采用水热共生法制备出对Cd2+具有较强吸附性的雪硅钙石/HAp(Tob/HAp)复合材料,通过XRD,SEM,原子吸收光谱对材料进行表征和测试,通过不同的吸附时间,温度,pH值和Cd2+初始浓度的单因素实验和正交试验对吸附性能进行分析.结果表明:190℃,反应16h制备的Tob/HAp复合材料多呈长棒状和微球状.优化吸附条件为pH 6.5,初始浓度(I.C.)200mg·L-1,时间30min,温度40℃,平衡吸附量可达79.37mg·g-1.吸附热力学和动力学拟合结果表明,吸附过程属于Langmuir单分子层吸附,且符合准二级动力学速率方程.

硬硅钙石二次粒子增强SiO_2气凝胶等效热导率

首先,采用分形交叉球杆模型描述气凝胶骨架微观结构,并引入分形理论处理二次粒子纤维壁复杂的微观形貌,在综合考虑二次粒子间的接触热阻和辐射传热的影响上,建立了二次粒子增强气凝胶的等效热导率计算模型;然后,实验测定了该材料的热导率,测量值与计算值吻合良好,验证了该模型的正确性;最后,分析了二次粒子密度、粒径、气凝胶密度以及复合密度等对等效热导率的影响。

动态水热合成硬硅钙石的反应历程研究

利用X射线衍射分析和扫描电子显微镜观察,研究了动态水热合成硬硅钙石的反应历程。结果表明,在用晶质SiO_2作硅质原材料,有效CaO/SiO_2molar比为1的动态水热处理过程中,硬硅钙石是由中间产物C_2SH(A)转化生成的,没有经过托贝莫来石中间产物。这样合成的硬硅钙石纤维晶体(尺度在5～10μm之间)相互缠绕、编织而形成多孔的球藻状微粒。当有效CaO/SiO_2molar比偏低时,动态水热处理过程中会生成托贝莫来石,但一般难以转化成硬硅钙石而作为一种最终产物存在于硬硅钙石料浆中。

硅酸钙复合纳米孔超级绝热板材的研制

以正硅酸乙酯为硅源,利用溶胶-凝胶法制备SiO2气凝胶先驱体,而后采用真空浸渍工艺将SiO2气凝胶先驱体与硬硅钙石复合,最后经超临界干燥技术制备出了硅酸钙复合纳米孔超级绝热板材。研究了硬硅钙石密度、浸渍真空度、气凝胶原料配比对硅酸钙板材增重率的影响。结果表明,增重率随硬硅钙石密度的减小而增大,但随浸渍真空度和气凝胶原料配比中正硅酸乙酯的增加而增大。对制得的超级绝热板材进行了X射线衍射、扫描电镜、孔径分布等测试;结果表明,这种材料具有纳米孔结构特征(平均孔径为9.1 nm,孔径小于50 nm的孔超过80%,其他都在80 nm以内),常温常压下热导率为25 mW/(m.K),匀温灼烧试验(1 273 K)的线性收缩率仅为1%,并且无贯穿裂纹。因此有望用作航天飞机的隔热瓦,具有潜在的航天应用前景。

制备条件对硅酸钙复合纳米孔超级绝热材料热导率的影响

为解决SiO2气凝胶质脆和硬硅钙石热导率偏高的问题,以正硅酸乙酯为硅源采用溶胶-凝胶法制备SiO2气凝胶先驱体,而后将其与硬硅钙石复合经超临界干燥制备了硅酸钙复合纳米孔超级绝热材料.采用瞬时热带法测试样品常温下1.01×105～1×10-2Pa范围内的热导率,研究了制备条件对复合材料热导率的影响.结果表明,复合材料热导率随硬硅钙石体积质量的减小以及复合增重率的增加而降低,但随气凝胶体积质量的增大先降低后升高.