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纳米材料界的新星--气凝胶

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发表于 2019-1-10 10:44:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
“气凝胶”这个词近年来出现得越来越频繁,特别是在十三五规划中笔墨三章强调新材料战略的作用后,气凝胶作为先进新型材料又一次成为了关注焦点。
据Allied市场研究公司2014年6月发布的报告称,全球气凝胶的市场价值预计到2020年可达18.966亿美元,在预测期内(从2014–2020)的年复合增长率为36.4%。随着气凝胶材料在新的应用领域探索的持续进步,市场预计,随着时间的推移市场增长的动力会进一步增强。
什么是气凝胶
作为纳米材料界的新星——气凝胶(Aerogel),它到底为何物?
首先,气凝胶不同于我们传统思维中的“胶”,它是一种固体物质形态,密度为3KG/m3,因其密度极低,所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”,曾获得吉尼斯纪录“世界上最轻的固体”称号。最早是在1931年,由S.Kistler采用超临界干燥方法成功制备出SiO2气凝胶。由于气凝胶中一般80%以上是空气,所以有非常好的隔热效果,一寸厚的气凝胶相当20至30块普通玻璃的隔热功能。即使把气凝胶放在玫瑰与火焰之间,玫瑰也会丝毫无损。气凝胶在航天探测上也有多种用途,在俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”的探测器上都有用到这种材料。
关于气凝胶的科普就介绍到这里,
只用记住它们明显不同于
孔洞结构在微米和毫米量级的多孔材料。
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其纤细的纳米结构使得材料的热导率极低,具有极大的比表面积。对光、声的散射均比传统的多孔性材料小得多,这些独特的性质不仅使得该材料在基础研究中引起人们兴趣,而且在许多领域蕴藏着广泛的应用景。
气凝胶产品
现阶段
气凝胶颗粒:其上述物理特性使得气凝胶材料本身在隔热隔音、水体净化、气体吸附等方面有突出优势,可替代活性炭作为一种耗材。
纳米孔气凝胶复合绝热材料:这只是一个统称,可理解为所有需要高效恒温的地方都能用得上的东西,至于这种材料可以是固态、也可以是液态。简单说来,这种复合绝热材料就是当气凝胶与哪种基材进行二次复合,就使得那种材料拥有了高效隔热保温的性能。工业建筑领域应用中,气凝胶与玻璃纤维毡复合经加工就做成了气凝胶毡,使得其导热系数成倍降低;日用品领域中,与纺织品复合,使得其隔热保温性能又上一台阶。所以在气凝胶复合应用制品方面,小编更愿意把它看作是一种功能性的添加剂。目前,新型气凝胶的应用主要集中在节能与环保领域。
未来
防弹涂层:根据相关试验研究,在金属片上加一层厚约6毫米的气凝胶,炸药直接炸中,金属片也分毫无伤。
吸波涂料:吸收雷达波,达到隐形效果
储能器件
高技术强激光研究方面
产品应用领域
在工业领域中,电力储能、石油化工等行业凡是需要管道保温或者窑炉保温的部位都需要用到高效保温材料,纳米孔气凝胶复合绝热材料是首选。
在建筑领域中,建筑墙体保温、屋面地板保温,以及气凝胶玻璃在玻璃幕墙上的应用。
在交通运输领域中,纳米孔气凝胶复合绝热材料已经应用在高铁列车、国产C919客机、以及新能源汽车上,主要集中应用点是运输工具的隔热保温、以及新能源汽车锂电池的保护。
在家用保温和冷链物流领域中,纳米孔气凝胶复合绝热材料替代传统材料,用作保温层,大幅提高保温效果,增大内部容积。
在功能性装备中,使用气凝胶超薄夹层制作出的气凝胶夹克及其他户外用品,拥有无法比拟的保暖性,真正做到更轻、更薄、更暖!
实体举例
让你更立体地了解气凝胶的神奇魅力!
用气凝胶制成的防寒外套,仅3mm厚的防寒外套具有和40mm鸭绒外套相同的保温效果。在约零下196摄氏度的液氮测试中,这件外套内部还能保持约31.6摄氏度的温度,足以证明其有效的恒温性能。
正面经受1000多摄氏度的火焰喷射,背面依然可以用手触摸。
在1000多摄氏度的高温喷枪加热下,传统有机类保温材料几秒内迅速燃烧殆尽,同样厚度的传统无机保温材料也在不到1分钟的时间内被烧穿,但该公司的气凝胶板材则在40分钟后才被击穿。
气凝胶在350℃环境下使用20年,收缩率小于1%。用于建筑领域可与建筑同寿命。
用于防弹住宅和军用车辆装甲。一个涂有6毫米气凝胶的金属板在炸药爆炸中几乎好发无损。
电动汽车的安全隐患主要来自锂电池内电解液的燃烧甚至爆炸,如果让电池穿上气凝胶衣服,安全系数会极大提高。
氧化钛气凝胶可以隔绝红外线、紫外线,分解甲醛,可用于制造可重复使用的口罩、空气净化滤芯等。
“气凝胶手套”可以轻轻消减高速运动的彗星星尘,让科学家轻松找到这些粒子。
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