气凝胶的简介

炭气凝胶的简介~

炭气凝胶与传统的无机气凝胶(如硅气凝胶)相比，炭气凝胶具有许多优异的性能和更加广阔的应用前景。炭气凝胶具有导电性好、比表面积大、密度变化范围广等特点，是制备双电层电容器理想的电极材料。炭气凝胶是唯一具有导电性的气凝胶，可用于超级电容器的电板材料。有机气凝胶及炭气凝胶具有生物机体相容性，使得其可用于制造人造生物组织、人造器官及器官组件、医用诊断剂及胃肠外给药体系的药物载体。由于炭气凝胶的组成元素(碳)原子序数低，因而用于Cerenkov探测器时优于硅气凝胶材料。自从80年代末R.W.Pekala首次合成出RF（resorcinol formaldehyde）有机气凝胶并由其炭化得到炭气凝胶以来，这一领域的研究几乎被其所在的美国Lawrence Livermore国家实验室所垄断，国内尚未见系统报道。

气凝胶毡是把二氧化硅气凝胶为主体材料，并复合于增强性纤维中，如玻璃纤维、预氧化纤维，通过特殊工艺合成的柔性保温材料。气凝胶毡是目前约400℃温度区域内导热系数最低的固体绝热材料（400-1000℃高温区的导热系数则大大高于微纳隔热系列）。气凝胶毡具有柔软﹑易裁剪﹑密度小、无机防火﹑整体疏水、绿色环保等特性，其可替代玻璃纤维制品、石棉保温毡、硅酸盐纤维制品等不环保、保温性能差的传统柔性保温材料。气凝胶毡主要用于工业管道﹑储罐，工业炉体，电厂，救生舱，军舰舱壁，动车，直埋管道，注塑机，可拆卸式保温套，稠油开采高温蒸汽管道，交通运输，家用电器，钢铁，有色金属，玻璃等领域的保温隔热。当前国内制备气凝胶绝热毡的工艺已趋于完备，能够成功地将这种气凝胶毡产业化的企业为广东埃力生高新科技有限公司 、浙江纳诺科技有限公司、中国航天科工集团、中亨新型材料科技有限公司等。

气凝胶，又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。如明胶、阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。气凝胶也具凝胶的性质，即具膨胀作用、触变作用、离浆作用。

扩展资料：

气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量，有时也被称为“固态烟”或“冻住的烟”。这种新材料看似脆弱不堪，其实非常坚固耐用，最高能承受1400摄氏度的高温。气凝胶的这些特性在航天探测上有多种用途。俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器上，都用到了气凝胶材料。

美国国家宇航局研制出的一种新型气凝胶，由于密度只有每立方厘米3毫克，日前已经作为“世界上密度最低的固体”正式入选《吉尼斯世界纪录》。

这种气凝胶呈半透明淡蓝色，重量极轻，因此人们也把它称为“固态烟”。新型气凝胶是由美国国家宇航局下属的“喷气推进实验室”材料科学家史蒂芬·琼斯博士研制的。它的主要成分和玻璃一样也是二氧化硅，但因为它99.8%都是空气，所以密度只有玻璃的千分之一。

气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度很小的固体之一。密度为3千克每立方米。一般常见的气凝胶为硅气凝胶，其最早由美国科学工作者Kistler在1931年因与其友打赌制得。气凝胶的种类很多，有硅系，碳系，硫系，金属氧化物系，金属系等等。aerogel是个组合词，此处aero是形容词，表示飞行的，gel显然是凝胶。字面意思是可以飞行的凝胶。任何物质的gel只要可以经干燥后除去内部溶剂后，又可基本保持其形状不变，且产物高孔隙率、低密度，则皆可以称之为气凝胶。
因为密度极低，目前最轻的硅气凝胶仅有0.16毫克每立方厘米，比空气密度略低，所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”。由于里面的颗粒非常小（纳米量级），所以可见光经过它时散射较小（瑞利散射），就像阳光经过空气一样。因此，它也和天空一样看着发蓝（如果里面没有掺杂其它东西），如果对着光看有点发红。（天空是蓝色的，而傍晚的天空是红色的）。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。气凝胶也在粒子物理实验中，使用来作为切连科夫效应的探测器。位在高能加速器研究机构B介子工厂的Belle 实验探测器中一个称为气凝胶切连科夫计数器(Aerogel Cherenkov Counter, ACC) 的粒子鉴别器，就是一个最新的应用实例。这个探测器利用的气凝胶的介于液体与气体之低折射系数特性，还有其高透光度与固态的性质，优于传统使用低温液体或是高压空气的作法。同时，其轻量的性质也是优点之一。

气凝胶最早由美国科学工作者S.Kistler在1931年制得的一种低密度、高孔隙率的纳米多孔材料，孔隙尺寸1～100nm之间，热导率最低可以达到0.012W/(m·K)，是目前公认热导率最低的固态材料，也是目前最轻的固体，其优异的理化性能打破了十余项吉尼斯世界纪录，被誉为改变21世纪的十大材料之一。

气凝胶有很多美誉，比如“蓝烟”、“冻结的烟”、“终极保温绝热材料”、“超级海绵”等，这些都是其绝佳性能的体现，早在1993年美国NASA就已将气凝胶应用到航空航天各个领域。

（1）军事及航空航天领域

与传统绝热材料相比，气凝胶材料可以用更轻的质量、更小的体积达到等效的隔热效果。这一特点使其在航空、航天应用领域具有举足轻重的优势，目前主要应用在太空服的绝缘材料和飞行器隔热等；

（2）工业及建筑绝热领域

在电力、石化、化工、冶金、建材行业以及其他工业领域，热工设备大量存在。其中由于一些设备的特殊部位和环境，受到重量、体积或空间的限制，都需要用到这种高效的超级绝热材料；

（3）太阳能热水器领域

太阳能热水器及其他集热装置的高效保温是进一步提高太阳能装置的能源利用率和其实用性的关键因素。将气凝胶材料应用于热水器的储水箱、管道和集热器等，比现有太阳能集热效率更高，更有效。

由于气凝胶材料的优异性能，已经被应用到了很广泛的领域，那到底这种材料有没有缺点？国内外的科研工作者一直在研究如何将气凝胶更好地应用到日常服装领域，气凝胶本身柔韧性较差、易碎，目前应用到服装领域的气凝胶是将气凝胶颗粒或粉末与无机纤维或有机纤维结合在一起制成气凝胶毡，这种气凝胶复合材料的保暖性很好，但是克重较重，柔韧性较差，而且在使用过程中气凝胶粉末会逐渐的逸出，体验效果不够理想。

而这一“世纪性难题”终于在2018年得到了解决。据资料显示，国内最早开发出来的纺织专用气凝胶复合材料是由疏博纳米研发出来的，解决了气凝胶材料固有的易碎、掉粉等缺陷，最先开发出了颠覆传统的纺织专用气凝胶复合保暖材料，在保留了气凝胶最轻、最隔热的特点同时将气凝胶真正地做到了柔性可穿戴，并联手素湃科技将其应用在服饰中，真正做到了让科技造“服”于人。

疏博纳米有限公司是一家集气凝胶及其复合材料的研发、生产和销售于一体的高新技术企业。是国内从事最早、规模最大、实力最强的二氧化硅纳米孔超级隔热材料研发与制造基地。从气凝胶的原料、粉体、晶体、毡体、再到日用品、工业品、纺织品等多种应用形式，被广泛应用于各行各业中。

气凝胶不同于我们传统思维中的“胶”，它是一种固体超多孔材料，内部体积99%由气体构成，是目前已知密度最小的固体材料（密度为3Kg/m³），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。

气凝胶可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200℃时才会熔化，此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。基于这些特性，气凝胶成了航天探测中不可替代的材料，俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器都用它来进行绝缘。

气凝胶的热导率极低，与传统保温隔热材料相比，在同等隔热效果下，气凝胶材料厚度只有传统保温隔热材料的1/2-1/5，可以为服役场所节省更多空间。

气凝胶的主要应用领域有航空航天、电力储能、石油化工、建筑、交通运输等。

来源：《揭秘未来100大潜力新材料（2019年版）》_新材料在线

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绽单司帕： 气凝胶不同于我们传统思维中的“胶”,它是一种固体超多孔材料,内部体积99%由气体构成,是目前已知密度最小的固体材料(密度为3Kg/m³),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. 气凝...

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绽单司帕： 气凝胶俗称“冷冻烟雾”,其密度仅为每立方米3毫克(每升3克),是普通玻璃的千分之一.它虽属于固体,但99.8%是由气体构成的,这使得它外观看起来像云一样.这种新材料坚固耐用,最高能承受1400℃的高温.我国“神舟七号”飞船轨道舱采用的是多层隔热材料(一种镀铝的聚酯薄膜).镀铝的功能类似于保温瓶中的内胆,能对热量进行大量反射.它的密度大约是0.5*103kg/m3,总体积为2m3,如果用气凝胶代替聚酯薄膜,可使飞船质量减轻多少?

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绽单司帕： 气凝胶是固体,之所以被称为气凝胶因为他非常轻. 气凝胶是一种固体物质形态,是世界上密度最小的固体之一.一般常见的气凝胶为硅气凝胶,也有碳气凝胶存在.目前最轻的硅气凝胶仅有3毫克每立方厘米,比空气重三倍,所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”.

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绽单司帕： 气凝胶是优良的热绝缘体,他们几乎能阻绝由三种传热方式(热传导、热对流、热辐射)带来的热量转移.凝胶中空气的成分比例至少占99.8%以上,而空气为热的不良导体,故它们是好的热传导隔绝材料.硅凝胶,由于硅也为热的不良导体,其隔绝性能又更加良好了.就热对流的方式而言,因为空气无法跨越凝胶表面行对流作用,他们也是好的热对流隔绝材料.碳凝胶是好的热辐射隔绝材料,因为碳元素在标准温度下能够吸收热量转移时散发的红外线辐射.亦即,现今性质最好的气凝胶是掺入部分碳元素的硅凝胶.

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