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   10BET十博 > 不锈钢网带 > >> 一文了解耐高温气凝胶隔热材料  

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  气凝胶是一种优质的高效隔热材料,具有极高的孔隙率,能够有效降低材料的固相热传导,其孔径主要分布在介孔范围内(2-50nm),有效抑制了气相传热。气凝胶材料根据组分的不同,主要可分为氧化物气凝胶材料、炭气凝胶材料(耐高温性可达3000℃)和碳化物气凝胶材料。下面小编介绍以上三种耐高温气凝胶隔热材料。

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  气凝胶材料具备的高孔隙率以及纳米网络骨架相互连接所形成的介孔结构,决定了其具备极好的隔热性能,在高温催化剂载体、高温窑炉以及超高声速飞行器等军用和民用领域作为高效隔热材料使用。气凝胶材料具有隔热性、隔音性、非线性光学特性、过滤和催化特性等。

  SiO2气凝胶是目前隔热领域研究最多也是较为成熟的一种耐高温气凝胶,其孔隙率高达80%~99.8%,孔洞的典型尺寸为1~100nm,比表面积为200~1000m2/g,而密度可低达3kg/m3,室温热导率可低达12m.W/(m·K)。

  常用的红外遮光剂有碳化硅、TiO2(金红石型和锐钛型)、炭黑、六钛酸钾等;常用的增强材料有陶瓷纤维、无碱超细玻璃纤维、多晶莫来石纤维、硅酸铝纤维、氧化锆纤维等。

  ZrO2气凝胶材料的孔径小于空气分子的平均自由程,在气凝胶中没有空气对流,孔隙率极高,固体所占的体积比很低,使气凝胶的热导率很低。与SiO2气凝胶材料相比,ZrO2气凝胶的高温热导率更低,更适宜于高温段的隔热应用,在作为高温隔热保温材料方面具有极大的应用潜力。目前关于ZrO2气凝胶应用于隔热领域的报道还比较少,研究者主要致力于ZrO2气凝胶制备工艺的研究。

  ZrO2气凝胶主要制备方法是由锆盐前驱体通过一系列的水解缩聚过程得到的。其制备主要包括两部分:湿凝胶的制备及干燥。一般采用超临界干燥和冷冻干燥,常用的湿凝胶制备方法有锆醇盐水解法、沉淀法、醇-水溶液加热法、滴加环氧丙烷法和无机分散溶胶-凝胶法。以价格低廉的无机锆盐为前驱体制备ZrO2气凝胶和如何使提高氧化锆气凝胶的高温热稳定性是研究者的研究热点之一。

  炭气凝胶最大的特点就是其在惰性及线℃的耐温性,石墨化后耐温性能甚至能达到3000℃,而且炭气凝胶中的炭纳米颗粒本身就具备对红外辐射极好的吸收性能,从而产生类似于红外遮光剂的效果,因此其高温热导率较低。但是在有氧条件下,炭气凝胶在350℃以上便发生氧化,这使得其在高温隔热领域的应用受到了极大地限制。随着SiC、MoSi2、HfSi2、TaSi2等高抗氧化性涂层的发展,在炭气凝胶材料表面涂覆致密的抗氧化性涂层,阻止氧气的进一步扩散,将使该材料具备极大的应用前景。

  碳化物材料具备极好的抗氧化性能,但是其本身的热导率较高,将其制成含有三维立体网络状结构的气凝胶,可以极大地降低材料的热导率,进一步提高材料的隔热性能。但是国内外对于碳化物气凝胶的研究还相对较少,特别是对于成形性良好的块状碳化物气凝胶的研究尚处于初始阶段,对于其作为高效隔热材料的研究也较为匮乏,仅限于对该材料的制备与表征。

  2.伊希斌,王修春,张晶等,自生纳米纤维增强SiO2气凝胶的制备及性能研究。

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