江苏高分子材料成型加工气凝胶

溶胶-凝胶法：通过硅源物质的水解和缩聚获得具有三维网络结构的SiO2凝胶，反应生成以≡Si-O-Si≡为主体的聚合物，再经过老化阶段后，形成网络结构的凝胶。在凝胶形成的过程中，部分水解的有机硅发生缩聚反应，缩聚的硅氧链上未水解的基团可继续水解。通过调节反应溶液的酸碱度，控制水解-缩聚过程中水解反应和缩聚反应的相对速率，可得到凝胶结构。在酸性条件下（pH=2.0-5.0），水解速率较快，有利于成核反应形成较多的核；在碱性条件下，有利于核的长大及交联，易形成致密的胶体颗粒。强碱性或高温条件下SiO2的溶解度增大，使终凝胶结构形成胶粒聚集体。气凝胶也在粒子物理实验中，使用来作为切连科夫效应的探测器。江苏高分子材料成型加工气凝胶

气凝胶其他用途：3、网球拍击球能力更强：新型气凝胶也将步入我们每个人的未来日常生活。比如说美国的Dunlop体育器材公司已经成功研发了含有气凝胶的网球拍。这种网球拍据说击球的能力更强；2012年年初，66岁的鲍博·斯托克成为将气凝胶用于住房的英国人：“保温加热的效果非常好，我将空调的温度下降了5℃，结果室内的温度仍然非常舒适。”登山者也对气凝胶的运用充满了希望。英国登山家安尼·帕尔门特2011年登珠峰时所穿的鞋子就是使用了部分气凝胶材料，他的睡袋里也有一层这种新材料。湖北绿色气凝胶欢迎来电气凝胶有非常好的隔热效果。

气凝胶这种新材料密度为3.55千克每立方米，为空气密度的2.75倍；干燥的松木密度（500千克每立方米）是它的140倍。这种物质看上去像凝固的烟，但它的成分与玻璃相似。由于它的密度极小，用于航空航天方面非常合适。美宇航局喷气推进实验室，该实验室琼斯博士研制出的新型气凝胶，主要由纯二氧化硅等组成。在制作过程中，液态硅化合物首先与能快速蒸发的液体溶剂混合，形成凝胶，然后将凝胶放在一种类似加压蒸煮器的仪器中干燥，并经过加热和降压，形成多孔海绵状结构。琼斯博士获得的气凝胶中空气比例占到了99.8%。

气凝胶绝热毡和传统保温材料对比有以下优势：3、防水效果好：气凝胶绝热毡憎水率超过99%，同时允许水蒸气透过，具有独特的疏水透气性，因此，在使用过程中能够有效减少凝露的产生，很大程度的避免保温层下腐蚀（CUI）。而传统保温材料在使用过程中极易吸水，造成导热系数升高，保温效果下降，管道层造成腐蚀。4、使用温度范围广：气凝胶绝热毡的使用温度非常的广，从-200℃低温到650℃高温都能正常使用。而传统保温材料中，普通橡塑低能够达到-40℃，而高温只能达到120℃；高温领域中，硅酸铝很高可耐高温800℃，但不耐低温，而其余大多数保温材料中，高温也只到100℃左右。5、使用寿命长：气凝胶绝热毡使用寿命达15年以上，是传统材料的3-5倍，可有效减少保温材料替换的费用和施工运营的成本。传统保温材料中的硅酸铝和岩棉在使用3-5年就会发生结构坍塌，造成导热系数升高，需要重新更换保温材料。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。

气凝胶材料本身具有强度低、脆性高的缺点，为了克服这一缺点，需要对气凝胶材料进行改性，这是目前很重要的工艺，通过改性可赋予气凝胶材料不同性能。目前气凝胶材料改性常用的方法就是掺杂，即加入掺杂剂或者增强／增韧材料，制备复合气凝胶材料。复合气凝胶材料的制备方法通常有两种：一种是在凝胶过程前加入掺杂材料；另一种是先制备气凝胶颗粒或者粉末，再加入掺杂材料和黏结剂，经模压或注塑成型制成二次成型的复合体。常用的掺杂材料有玻璃纤维、莫来石纤维、岩棉、硅酸铝纤，掺杂材料种类的选择主要依气凝胶复合材料的应用目的而定。气凝胶材料保存期长，性能稳定不变异。江苏高分子材料成型加工气凝胶

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科学家声称，气凝胶的基本制备原理是除去凝胶中的溶剂，让其保留完整的骨架。在以往制备气凝胶的案例中，科学家主要采用溶胶—凝胶法和模板导向法。前者可以批量合成，但是可控性差；后者能产生有序的结构，但依赖于模板的精细结构和尺寸，难以大量制备。高超课题组另辟蹊径，探索出无模板冷冻干燥法：将溶解了石墨烯和碳纳米管的水溶液在低温下冻干，便获得了“碳海绵”，并且可以任意调节形状，令生产过程更加便捷，也使这种超轻材料的大规模制造和应用成为可能。江苏高分子材料成型加工气凝胶