气凝胶超临界干燥法

有机硅气凝胶的制备流程图解

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1. 原材料准备：有机硅前驱体（如甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等）。

气凝胶常见的工艺流程

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超级绝热材料SiO2气凝胶制备中的干燥工艺

摘要：二氧化硅气凝胶具有极低的导热系数，目前最有前景的绝热材料之一。不过气凝胶制备过程中的干燥存在着干是
燥设备昂贵、艺复杂等问题，其工业化生产受到限制。为解决这一问题，究人员对二氧化硅气凝胶的干燥方法进行了工使研
一
系列的研究。本文对这方面的研究及应用情况进行了概况总结。关键词：二氧化硅气凝胶；临界干燥；超非超临界干燥
中图分类号：４．６Ｔｋ８；Ｍ２２０６８１；ｔ３Ｔ１：３
文献标识码：Ａ
１２快速超临界萃取干燥．
传统的超临界流体萃取工艺周期很长，于是Ｐｃｏｏ等嘲
同样的灵感来源于传统塑料加工中的热压成型技术，Ｇｕｈｅ等［采用一种液压／压设备进行快速超临界干燥ａｔｉｒ７３热
一
凝胶（ｏ－ｇ１反应制备具有一定三维网络结构的Ｓ０Ｓｌｅ）ｉ２
湿凝胶，后通过一系列的干燥工艺得到气凝胶。由于湿凝然
胶网络骨架周围存在着大量溶剂、少量水和催化剂等，而气
液两相界面的表面张力、毛细张力等会使凝胶在干燥过程中体积收缩、开裂，而破坏网络结构，进因此气凝胶的干燥必须
基金项目：省应用基础研究计划重点项Байду номын сангаас目（０６００２云南２０Ｅ０１）

气凝胶材料的常见工艺流程

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【精品文章】氧化铝气凝胶材料制备方法及应用

氧化铝气凝胶材料制备方法及应用
氧化铝气凝胶具有具有密度低、比表面积大、结构强度高、热导率低、高温稳定好等性能，以及独特的纳米网络结构，广泛应用于航空航天、能源、化工和冶金等领域。

下面小编简要介绍氧化铝气凝胶材料制备方法及应用。

一、氧化铝气凝胶材料制备方法
气凝胶的制备通常需要两个步骤：一是形成多孔网络结构的溶胶一凝胶过程，即溶胶的制备；二是湿凝胶的干燥过程。

气凝胶作为隔热材料测试
1、氧化铝气凝胶制备
氧化铝溶胶的制备按先驱体种类主要分为：铝醇盐法和无机铝盐法两种。

（1）铝醇盐法
铝醇盐法主要分为颗粒法和聚合物法。

（a）颗粒法
颗粒法是在过量水中水解铝醇盐，生成较大颗粒沉淀，然后加入酸碱等电解质为胶溶剂，通过胶溶过程使颗粒表面吸附一定的离子形成双电层，在静电力的作用下形成稳定的氧化铝溶胶。

颗粒法制备的氧化铝气凝胶缺点是：网络结构不稳定，容易受到破坏，且制备的周期较长。

（b）聚合物法
聚合法则是通过加入少量的水控制金属醇盐的水解，使水解的产物直接。

气凝胶

气凝胶是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。

气凝胶是世界上已知密度最低的人造发泡物质。

气凝胶气凝胶是一种固体，但是99%都是由气体构成，外观看起来像云一样，借由临界干燥法将凝胶里的液体成分抽出。

这种方法会令液体缓慢地被脱出，但不至于使凝胶里的固体结构因为伴随的毛细作用被挤压破碎。

最常见的气凝胶为二氧化硅气凝胶。

SiO2气凝胶是一种防热隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料。

SiO2气凝胶材料具有极低的导热系数，可达到0.013-0.016W/(m·K)，低于静态空气（0.024W/(m·K)）的热导系数。

即使在800℃的高温下其导热系数才为0.043W/(m·K)。

高温下不分解，无有害气体放出，属于绿色环保型材料；由于硅气凝胶的低声速特性，它还是一种理想的声学延迟或高温隔音材料。

该材料的声阻抗可变范围较大(103-107kg/m2·s)，是一种较理想的超声探测器的声阻耦合材料。

初步实验结果表明，密度在300 kg/m3左右的硅气凝胶作为耦合材料，能使声强提高30 dB，如果采用具有密度梯度的硅气凝胶，可望得到更高的声强增益；纳米结构的气凝胶还可作为新型气体过滤，与其它材料不同的是该材料孔洞大小分布均匀，气孔率高，是一种高效气体过滤材料；硅气凝胶的折射率接近l，而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上，能有效地透过太阳光中的可见光部分，并阻隔其中的红外光部分，成为一种理想的透明隔热材料，在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。

早在1931年，Steven.S.Kistler就开始研究SiO2气凝胶。

他最初采用的方法是用硅酸钠水溶液为原料，将其水溶液进行酸性浓缩，利用超临界水再溶解二氧化硅，用乙醇交换孔隙中的水后，利用超临界流体干燥技术制成了最初的真正意义上的气凝胶。

这种材料的特点是透明、低密度、高孔隙率。

气凝胶的前世今生

气凝胶的前世今生作者：苏更林来源：《百科知识》2019年第09期在人类的发明史上，有许多发明的诞生极具偶然性。

气凝胶就是美国人基斯特勒受果冻的启发而发明出来的。

气凝胶现在是一种炙手可热的新材料，被誉为“改变世界的十大神奇材料”之一。

基斯特勒系美国科学家、发明家、化学工程师、教育学家。

他的兴趣十分广泛，一生成果颇丰，仅取得的专利就有60多项，其中对后世产生重要影响的要数气凝胶了。

说起果冻，人们都不会陌生。

基斯特勒关注果冻的视角非常特别，他想到这样一个问题：既然果冻的主要成分为水，含量可高达99.5%，那么为什么其中的水不会析出呢？果冻其实是一种水凝胶。

所谓凝胶，是指溶胶失去流动性后变成的一种富含液体的半固态物质。

基斯特勒认为，一定存在著许多无形的“容器”，把水分困在其中，这种特殊的“容器”是由明胶分子组成的立体网格。

但问题是，由明胶分子组成的立体网格怎么能兜住那么多的水？原来，果冻网格内的水分子是由表面张力拉住的，并且这种表面张力的大小，正好让水既无法挣脱又可以晃动，这样才有了果冻颤巍巍的质感。

1931年，基斯特勒和他的同事查尔斯打了一次“赌”，看谁能用气体把果冻罐里的液体给换掉，而又不能导致凝胶的结构崩溃。

这看似一个漫不经心的科技笑谈，实际上却是对他们天才思想的考验。

在当时的科技条件下，他们是如何实现科技突破的呢？基斯特勒首先要做的就是弄清楚凝胶的网格与其中的水是不是一个整体，也就是说把液体拿走了凝胶的立体网格会不会被破坏？为此，基斯特勒进行了一系列的实验。

实验证明，果冻内的液体是连成一体的，并且可以被替换成其他液体。

这说明果冻内的网格与液体可能是相互独立的。

下面的问题就是如何用气体换掉果冻里的液体了。

用蒸发的办法去除果冻里的液体显然是不可行的，因为蒸发一定会导致凝胶网格的破坏。

基斯特勒的突围之策是超临界干燥法。

超临界干燥法是指通过压力和温度条件的控制，让液体在临界温度之上完成从液相至气相的转变，并依靠压力作用来抑制气相的逸散。

气凝胶简介

气凝胶的简介摘要气凝胶是由胶体粒子或高聚物分子相互聚结构成纳米多孔网络结构, 并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料。

近年来气凝胶研究得到了很大的发展, 本文对气凝胶的制备方法、结构与特性、应用前景等方面的研究进展作一简要的评述。

关键词气凝胶制备结构特性应用前景正文气凝胶是由胶体粒子或高聚物分子相互聚结构成纳米多孔网络结构, 并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料。

早在三十年代初斯坦福大学Kistler[1]就已经通过水解水玻璃的方法制得了SiO2气凝胶,但由于这种方法的制备工艺复杂和产品纯化困难而未得到发展。

直到八十年代以后随着溶胶-凝胶法研究的深入和超临界干燥技术的逐步完善, 使构成气凝胶的固体微粒更趋于细化, 微孔分布更趋于均匀, 从而使材料的密度更低,孔隙率更高。

目前的气凝胶主要是指一种以纳米量级超细微粒所聚集成的固态材料, 其孔隙率可达80～99.8%,孔洞尺寸一般在1～100nm之间,而密度变化范围可达3～600kg·m- 3。

气凝胶结构的特异性和诱人的应用前景, 引起化学家、物理学家、材料学家等的高度重视, 在美国气凝胶研究被列为九十年代十大热门科学技术之一。

本文将对气凝胶的制备方法、结构与特性、应用前景等方面的研究工作进行总结并作适当的评述。

1 制备方法气凝胶的制备通常由两个过程构成, 即溶胶-凝胶过程和超临界干燥。

迄今为止已经研制出的气凝胶有数十种, 它们分为单组分气凝胶如SiO2、Al2O3、V2O5、TiO2等, 多组分气凝胶如Al2O3/SiO2、TiO2/SiO2、Fe/SiO2、Pt/TiO2、(C60/C70)-SiO2、CaO/MgO/SiO2等, 有机气凝胶如RF、MF等和碳气凝胶。

1.1 溶胶-凝胶过程气凝胶的多孔网络结构首先由溶胶-凝胶过程形成, 即以金属有机化合物为母体, 在一定条件下通过水解-缩聚反应形成具有空间网络结构的醇凝胶。