星空篮球体育:气凝胶原理及市场docx

  子排列整齐并且形成可重复样式,胶。则为结晶硅胶。如果硅胶分子排列不整齐,, 与结晶硅胶显著不同。硅胶分子由一个硅原子和两个氧原子构成。如下图所示,硅胶有两种基本形式:无定形硅胶和结晶硅胶。如果硅胶分两种不同气凝胶产品的扫描电子显微镜( SEM)图像显示,气凝胶存在无定形特性。粉末 X光衍射未曾发现可测量的结晶成分。在超过 1200C(明显高于气凝胶材料的最高使用温度)时,气凝胶会转换为结晶相。二氧化硅气凝胶又被称作 蓝烟”固体烟”是目前已知的最轻的固体材料,也是迄今为止保温性能最好的材料。因其具有纳米多孔结构( 1~100nm)、低密度(3~250kg/m3)、低介电常数(~)、低导热系数(~/(m•k))、高孔隙率(80~%)、高比表面积(500~1000m2/g)等特点,在力学、声学、热学、光学等诸方面显示出独特性质,在航天、军事、石油、化工、矿产、通讯、医用、建材、电子、冶金等众多领域存在广泛而巨大的应用价值,被称为 改变世界的神奇材料”。气凝胶于1931年在美国发明。目前气凝胶全球重点发展区域大多分布在在美国、 德国、英国,其中,依托强大的技术开发实力和新产品研究开发力度,美国的应用领域尤为突出和领先。在高性能气凝胶应用方面,美国已经成功应用于航空航天、 新能源、建筑以及高级体育用品等方面。我国在气凝胶研究和开发方面尚属早期阶段,大多分布在在附加值较高的航空航天、 医药等方面,众多领域仍属空白。目前国际上关于气凝胶材料的研究工作大多分布在在德国的维尔茨堡大学、 BASF公司、美国的劳伦兹•利物莫尔国家实验室、桑迪亚国家实验室,法国的蒙彼利埃材料研究中心, 日本高能物理国家实验室,美兴市纳诺高科股份有限公司、广东埃力生高新科技有限公司、上海美桥科材料科技有限公司等。二、基本特性1、热学特性及其应用热学特性气凝胶的纳米多孔结构使它具有极佳的绝热性能, 其热导率甚至比空气还要低,/(m•k),/(m•k),在抽真空的状态下,/(m•k)。气凝胶之所以具有如此良好的绝热特性与它的高孔隙率有关。 热量的传导主要通过三种途径来进行,气体传导,固体传导,辐射传导。在这三种方式中,通过气体传导的热量是很小的,因此大部分气体都有很低的热导率。 常用的绝热材料都是多孔结构,其正是利用了空气占据了固体材料的一部分体积, 以此来降低了材料整体的热导率。 气凝胶的孔隙率比普通绝热材料要大得多,其95%以上都是由空气构成,决定了其将具有与空气一样低的热导率。而且气凝胶中包含大量孔径小于70nm的孔,70nm是空气中主要成分氮气和氧气的自由程(气体分子两次碰撞之间的时间内经过的路程的统计平均值) ,因此意味着空气在气凝胶中将没办法实现对流,使得气态热导率逐步降低。气凝胶中含量极少的固体骨架也是由纳米颗粒组成,其接触面积非常小,使得气凝胶同样具有极小的固态热导率。 气凝胶的热辐射传导主要为发生在3-5卩m区域内的红外热辐射,其在常温下可以有明显效果地的阻挡红外热辐射,但随着温度的升高,红外热辐射透过性增强。为了逐步降低高温红外热辐射,通常向气凝胶中加入遮光剂,如碳黑、二氧化钛等,遮光剂的使用能够大幅度的降低高温下的红外热辐射。应用SiO2气凝胶作为一种纳米孔超级绝热材料, 除具有极低的热导率之外还具有超轻质以及高热稳定性的特性,它在工业、民用、建筑、航天及军事等领域有很广泛的应用。传统工业领域如石化行业、化工行业、冶金行业等等,管道、炉窑及其它热工设备都会存在,用气凝胶隔热材料替代传统的保温材料,节约能源的效果明显。太阳能利用具有高度透光率及低热导率的气凝胶对入射光就没有反射损失, 能有效地透过太阳光,因此气凝胶很适合于用作太阳能集热器及其它集热装置的保温隔热材料, 当太阳光透过气凝胶进入集热器内部,内部系统将太阳光的光能转化为热能,气凝胶又能有效阻止热量流失。节能建筑由于气凝胶既具有绝热特性,又具有吸声特性,且具有透光性,因此能将气凝胶夹在双层玻璃之间制成夹芯玻璃,其绝热效果比普通的双层玻璃高几倍,且具有降噪效果。将这种玻璃用于房屋的窗户,可以大幅度降低热量流失,有明显的节约能源的作用,以气凝胶为夹层的窗玻璃的热损失率比目前最好的窗系(氢气充填并用低发射率的铟氧化物或银作涂层)还要减少三分之二。如果将气凝胶玻璃用于高层建筑取代一般幕墙玻璃,将非常大程度上减轻建筑物自重,并能起到防火作用。航空航天与传统隔热材料相比,SiO2气凝胶隔热材料可以用更轻的质量、更小的体积达到更好的隔热效果,这一特点在航空、航天应用领域具有极大的优势。气凝胶可当作飞机上使