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气凝胶通常有四种分类方式

气凝胶通常有四种分类方式:从外观特点可以被划分为块状、粉状以及薄膜状气凝胶;从制备方法可被划分为气凝胶、

干凝胶和冻凝胶;从不同的微结构可以被划分为微孔,介孔以及混合孔洞气凝胶。

从成分构成分类是气凝胶普遍的区分方式,分为单一组分和复合组分两大类。单一组分气凝胶包括氧化物气凝胶(二氧化硅和非二氧化硅),有机气凝胶(树脂基和纤维基),碳气凝胶(碳化塑料、碳纳米管和石墨烯),硫化物气凝胶和其他种类的气凝胶(单一元素、碳化物);复合组分气凝胶包括多组分气凝胶、梯度气凝胶以及微/纳气凝胶复合物。其中硅气凝胶、碳气凝胶和二氧化硅气凝胶常见。

通过调节反应溶液的酸碱度,控制水解

通过调节反应溶液的酸碱度,控制水解-缩聚过程中水解反应和缩聚反应的相对速率,可得到凝胶结构。在酸性条件下 (pH=2.0-5.0),水解速率较快,体系中存在大量硅酸单体,有利于成核反应形成较多的核,但尺寸都较小,终将形成弱交联度、低密度网络的凝胶;在碱性条件下,缩聚反应速率较快,硅酸单体一经生成即迅速缩聚,因而体系中单体浓度相对较低,不利于成核反应,但利于核的长大及交联,易形成致密的胶体颗粒,终得到颗粒聚集而成的胶粒状凝胶。

强碱性或高温条件下 Si-O 键形成的可逆性增加,即 SiO2 的溶解度增大,使终凝胶结构受热力学控制,在表面张力作用下形成由表面光滑的微球构成的胶粒聚集体。许多研究尤其是氧化铝、氧化钛气凝胶的制备都采用类似的方法。

气凝胶复合材料的研究方向

气凝胶是一种结构特殊的纳米材料,具有许多特殊的物理、化学性质,在众多方面有着广泛的应用或潜在的应用前景,是***开发潜力和研究价值的材料。就目前而言,气凝胶材料的研究方向主要集中在制备工艺的更新换代上,人们正尝试研究出新的制备工艺来取代原有的成本较高、周期较长的制备工艺,而对于气凝胶复合材料的制备和研究较少。

因此,随着制备工艺的不断优化和调整,以气凝胶为基体的复合材料的研究应该会成为未来的研究方向之一,通过与其他材料复合,充分利用气凝胶材料在隔热等方面的性能优势,弥补其力学性能上的不足,从而使气凝胶材料更加广泛地应用到更多领域中,创造出更多的社会价值和经济价值。气凝胶保温绝热材料。

气凝胶粉体可以应用在涂料中

气凝胶粉体可以应用在涂料中，做成具有保温效果的保温涂料，起到补充保温作用。有研究人员分别以空心微珠、自制的SiO2气凝胶为隔热填料，添加到酯白色外墙涂料中制成隔热涂料，通过自制的测量装置测得SiO2气凝隔热涂料隔热性能明显优于空心微珠隔热涂料。还有研究人员用稳定剂爱利索 TMRM825 对SiO2气凝胶进行改性并制备成浆料，以水性树脂为成膜物，在助剂的配合下制得水性纳米透明隔热涂料。

结果表明玻璃涂覆膜厚为20 ～25μm时，涂膜有良好的机械性能，可见光透过率大于89%，透明性好，同时有较好的隔热效果。气凝胶涂料不仅可以应用在外墙体的保温中，还可以应用在建筑内墙保温和 建筑顶部保温和建筑底部保温。2010 年上海世博会零碳馆及万科实验楼应用了该种涂料，表明这种涂料具有突出的节能效果。