神奇材料气凝胶:特性、制备与应用
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气凝胶是一种具有独特性能的新型材料,被誉为 “改变世界的神奇材料”。其关键字包括 “纳米多孔”“低密度”“高隔热” 等。
特性:气凝胶最大的特点是具有极高的孔隙率,可达 90% 以上,这使其拥有超低的密度,甚至比空气还轻,是世界上最轻的固体材料之一。同时,它具有优异的隔热性能,其隔热效果远超传统的隔热材料,此外还具备良好的吸音降噪、防火阻燃等特性,且化学稳定性强,耐酸碱腐蚀
。
制备方法:通常以硅溶胶、金属醇盐等为原料,通过溶胶 - 凝胶法制备湿凝胶,再经过超临界干燥或常压干燥等特殊工艺去除凝胶中的溶剂,保留其多孔结构,从而得到气凝胶。超临界干燥能更好地保持气凝胶的孔隙结构,但成本较高;常压干燥成本低,但对工艺要求也较高。
应用领域:在航空航天领域,用于飞行器的隔热保温,可有效减轻重量;在建筑领域,作为墙体、屋顶等的隔热材料,能大幅提高建筑的节能效果;在能源存储方面,可应用于锂电池的隔热防护,提高电池的安全性和性能;在石油化工行业,用于管道和设备的保温,降低能源损耗;在汽车制造中,用于汽车发动机的隔热以及新能源汽车电池热管理系统,减少热量传递,提升能源利用效率等。随着技术的不断进步,气凝胶有望在更多领域发挥重要作用,为各行业带来创新性的发展。