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現(xiàn)代精工帶您了解什么是“氣凝膠”

Date：2025/3/10 14:50:34 / Read： / Source：本站

氣凝膠是一種具有獨(dú)特納米多孔結(jié)構(gòu)的超輕固體材料，因其超輕、高孔隙率、低導(dǎo)熱系數(shù)和高比表面積等特性，在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域展現(xiàn)了革命性的應(yīng)用潛力。

目前氣凝膠已被用于航空航天、工業(yè)建筑節(jié)能、新能源技術(shù)、環(huán)境保護(hù)、電子光學(xué)器件、醫(yī)療生物工程、軍事安全防護(hù)、科研、極端環(huán)境、汽車工業(yè)，以及日常生活中的服裝與消費(fèi)品等領(lǐng)域。

那么氣凝膠具體有著怎樣的特性才能讓它有著這么廣泛的應(yīng)用呢？它的制備方法又是怎樣的呢？作為氣凝膠生產(chǎn)設(shè)備的制造廠家，現(xiàn)代精工的小編就帶大家來認(rèn)識(shí)一下氣凝膠。

氣凝膠是通過溶膠-凝膠法合成，并采用超臨界干燥技術(shù)去除凝膠中的液體成分，保留三維納米多孔結(jié)構(gòu)的材料。其結(jié)構(gòu)中氣體占比可達(dá)99%以上，密度極低（可低至0.001 g/cm3），被譽(yù)為“固態(tài)煙霧”。

主要成分

硅基氣凝膠：最常見的類型，以二氧化硅為骨架，具有優(yōu)異的隔熱性能。

碳基氣凝膠：如石墨烯或碳納米管構(gòu)成，導(dǎo)電性強(qiáng)，用于能源存儲(chǔ)。

聚合物基：柔韌性好，適用于柔性器件。

其他類型：如金屬氧化物、生物質(zhì)基等，拓展多樣化應(yīng)用。

特性

超輕低密度：密度接近空氣，可承受自身重量數(shù)千倍的壓力。

高比表面積：可達(dá)1000 m2/g以上，吸附能力強(qiáng)。

極低熱導(dǎo)率（0.013-0.025 W/(m·K)）：優(yōu)于傳統(tǒng)隔熱材料。

多功能性：導(dǎo)電性（碳基）、透光性（透明硅基）、耐高溫（部分類型達(dá)1200℃）。

制備工藝

1.溶膠-凝膠反應(yīng)：前驅(qū)體（如硅酸鹽）水解形成濕凝膠。

2.老化與溶劑置換：增強(qiáng)骨架結(jié)構(gòu)，替換孔隙液體為低表面張力溶劑。

3.超臨界干燥：在高壓高溫下使溶劑轉(zhuǎn)化為超臨界流體，避免結(jié)構(gòu)坍塌。

4.替代技術(shù)：常壓干燥（成本低但結(jié)構(gòu)可能收縮）。

應(yīng)用領(lǐng)域

隔熱：航天器（如火星車）、建筑保溫、戶外裝備。

環(huán)保：油污吸附（碳基）、污染物過濾。

能源：超級(jí)電容器、電池電極（碳基）、催化劑載體。

科研與醫(yī)療：粒子探測(cè)器、藥物緩釋。

挑戰(zhàn)與前景

脆性：通過復(fù)合纖維或聚合物增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度。

成本高：開發(fā)常壓干燥技術(shù)降低成本。

新興應(yīng)用：柔性電子、聲學(xué)超材料、3D打印。

歷史背景

1931年：Samuel Kistler首次制得二氧化硅氣凝膠。

1990年代后：NASA推動(dòng)其在航天中的應(yīng)用，并發(fā)展多種新型氣凝膠。

氣凝膠憑借其革命性性能，正從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)與日常生活，未來在綠色能源與高科技領(lǐng)域潛力巨大。

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