气凝胶产品介绍.ppt

1、气凝胶隔热保温气凝胶隔热保温复合材料复合材料提提 纲纲一、气凝胶概念与起源一、气凝胶概念与起源二、气凝胶性能与二、气凝胶性能与应用用三、气凝胶三、气凝胶产品介绍产品介绍第一部分第一部分气凝胶概念与起源气凝胶概念与起源什么是气凝胶？什么是气凝胶？凝胶（凝胶（gel）：）：溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空接，形成空间网状网状结构，构，结构空隙中充构空隙中充满了作了作为分散介分散介质的液体，的液体，这样一种一种特殊的分散体系称作凝胶。凝胶没有流特殊的分散体系称作凝胶。凝胶没有流动性，内部常含有大量液体。例如性，内部常含有大量液体

2、例如血血凝胶、凝胶、琼脂脂的含水量都可达的含水量都可达99%以上。由溶液或溶胶形成凝胶的以上。由溶液或溶胶形成凝胶的过程称程称为胶胶凝作用（凝作用（gelation）。气凝胶（气凝胶（aerogel）：）：当凝胶脱去大部分溶当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空固体含量少得多，或凝胶的空间网状网状结构中充构中充满的介的介质是气体，外表呈固体是气体，外表呈固体状，即分散介状，即分散介质为气体的凝胶材料称气体的凝胶材料称为气凝胶，是由胶体粒子或高聚物分子气凝胶，是由胶体粒子或高聚物分子相互聚相互聚结构成的一种具有网构成的一种具有网络结构的构的纳米多

3、孔性固体材料米多孔性固体材料,其固体相和孔隙其固体相和孔隙结构均构均为纳米量米量级。什么是气凝胶？什么是气凝胶？世界最世界最轻的固体，正式入的固体，正式入选吉尼斯世界吉尼斯世界纪录。密度密度为3.55Kg/m3，仅为空气密度的空气密度的2.75倍。倍。这种气凝胶呈半透明淡种气凝胶呈半透明淡蓝色，重量极色，重量极轻，因此人，因此人们也把它称也把它称为“固固态烟烟”。什么是气凝胶？什么是气凝胶？SiO2气凝胶气凝胶SEM图图SiO2气凝胶微观图气凝胶微观图什么是气凝胶？什么是气凝胶？气凝胶分类：气凝胶分类：按其组分，可分为单组分气凝胶，如按其组分，可分为单组分气凝胶，如SiO2，Al2O3，TiO

4、2，炭气凝胶（有机气凝胶炭化后得到）等；，炭气凝胶（有机气凝胶炭化后得到）等；多组分气凝胶，如多组分气凝胶，如SiO2/Al2O3，SiO2/TiO2等。最典型的等。最典型的研究最多的气凝胶是单组份的研究最多的气凝胶是单组份的SiO2气凝胶气凝胶和和炭气凝胶炭气凝胶（有（有机气凝胶）。机气凝胶）。气凝胶的起源气凝胶的起源1931年：美国科学家Steven.S.Kistler(theCollegeofthePacificinStockton,California)最初以硅酸钠为原料，利用超临界流体干燥技术制成了最初的真正意义上的气凝胶。Kistler制成的气凝胶与今天的二氧化硅气凝胶非常相似。K

5、istler又制备了氧化铝、氧化钨、三氧化二铁、氧化锡、纤维素、硝酸纤维素、白明胶、琼脂、蛋白、橡胶等各类气凝胶。但受当时科研手段的限制，这种材料的研制并没有引起科学界的重视。上世纪七十年代：在法国政府的支持下，StanislausTeichner(UniversiteClaudBernard,Lyon)在寻找一种用于存储氧和火箭燃料的多孔材料的过程中，找到一种新的合成方法，即把溶胶-凝胶化学方法用于二氧化硅气凝胶的制备中。这种方法推动了气凝胶科学的发展。他用TMOS(tetramethyorthosilicate)取代了Kistler用硅酸钠制备二氧化硅气凝胶的方法，即首先在甲醇中水解TMO

6、S获得醇凝胶。这排除了Kistler制备中的水到乙醇的交换过程以及凝胶中无机盐存在的两个缺点。此后，气凝胶科学和技术得到了快速发展。1983年：ArlonHunt在Berkeley实验室发现可用更安全、更便宜的TEOS(tetraethylorthosilicate)取代有毒的TMOS制备二氧化硅气凝胶。与此同时，微结构材料研究小组(TheMicrostructuredMaterialsGroup)发现可用具有更低临界温度和临界压力的二氧化碳超临界流体取代乙醇作为超临界干燥的流体。使得超临界干燥技术得以向实用化阶段迈进。八十年代后期：LarryHrubesh领导的研究者在LawrenceLiv

7、ermoreNationalLaboratory(LLNL)制备了世界上最轻的二氧化硅气凝胶，密度是3.55mg/cm3，仅有空气的3倍。不久之后，RickPekala(LLNL)制备了有机气凝胶，包括间苯二酚-甲醛气凝胶(resorcinol-formaldehyde)、三聚氰胺-甲醛(melamine-formaldehyde)气凝胶。间苯二酚-甲醛气凝胶能够被热解得到纯碳气凝胶，该方法开创了气凝胶研究的新领域。进入九十年代以后：对于气凝胶领域的研究更为深入。据不完全统计，近年来在各类杂志上有关气凝胶的文章以达三千多篇。美国的Science杂志把气凝胶列为十大热门科学之一。当人们意识到气凝

8、胶科学的重要行之后，从1985年起，JochenFricke教授在德国的Wurzburg组织了第一次气凝胶国际学术会议。随后，该会议先后在1988年(Montpellier，France)、1991年(Wurzburg)、1994年(Berkeley，California，USA)、1997年(Montpellier，France)、2000年(Albuquerque，USA)、2003年(WashingtonD.C.,USA)召开。国内也早在上个世纪九十年代开始了关于气凝胶的研究，并且针对气凝胶的热特性展开了详细的研究，并申请了若干专利。但总的来说，由于气凝胶昂贵的制备成本、材料本身难以克服

9、的低强度、高脆性等缺点成为制约其广泛应用的瓶颈，因此也成为今后各国科学家共同努力突破的关键。第二部分第二部分气凝胶的性能与应用气凝胶的性能与应用气凝胶材料性能气凝胶材料性能SiOSiO2 2气凝胶：气凝胶：一种具有独特的纳米多孔网络结构的轻质材料一种具有独特的纳米多孔网络结构的轻质材料性能参数性能参数热导率率在25、1atm下仅为0.02W/(mk)，比空气还低，固体物质中热导率最低的物质使用温度使用温度-273650密度密度可低至0.003kg/m3比表面比表面积可高达1000m2/g以上孔径尺寸孔径尺寸1100nm胶体胶体颗粒尺寸粒尺寸1100nm声学性能声学性能声速在100m/s，非常低

10、的声传播性能，如果添加纤维将大大提高隔音性防火性防火性A1级防火（最高防火级别）折射率折射率可低至1.025，接近空气介介电常数常数超低的固体介电常数，1.1 可可见见，极极低低的的折折射射率率、热热导导率率、介介电电常常数数、高高比比表表面面积积、对对气气体体的的选选择择透透过过等等，它它的的力力学学、声声学学、热热学学、光光学学、电电学学性性质质都都明明显显地地不不同同于于普普通通固态材料，是一种具有许多奇异性质和广泛应用的轻质纳米多孔性材料。固态材料，是一种具有许多奇异性质和广泛应用的轻质纳米多孔性材料。气凝胶产品可应用领域气凝胶产品可应用领域声学领域声学领域光学领域光学领域过滤与催化领

11、域过滤与催化领域吸附领域吸附领域捕获高速粒子捕获高速粒子热学领域热学领域电学领域电学领域分形特性分形特性热学领域热学领域（1）低固）低固态热传导：纤细的的纳米网米网络结构和极低的表构和极低的表观密度密度产生生“长路径效路径效应”；（2）低气体分子）低气体分子热传导和和对流流热传导：孔洞尺寸比常孔洞尺寸比常压下气体分子的下气体分子的平均自由程（平均自由程（6070nm）小小；（3）低）低辐射射热传导：气凝胶的热辐射传导主要为发生在气凝胶的热辐射传导主要为发生在3-5um区域内的红外热辐射，区域内的红外热辐射，其在常温下能够有效的阻挡红外热辐射其在常温下能够有效的阻挡红外热辐射。热学领域热学领域气

12、气凝凝胶胶产产品品属属于于高高效效防防火火隔隔热热材材料料，主主要要功功能能是是节节能能、保保温温、防防火火，可可应用于以下领域：应用于以下领域：建筑节能领域：建筑节能领域：外墙保温专用气凝胶板材、气凝胶玻璃、钢结构防火。外墙保温专用气凝胶板材、气凝胶玻璃、钢结构防火。工工业业及及民民用用领领域域：替替代代传传统统的的保保温温材材料料对对管管道道、炉炉窑窑及及其其他他热热工工设设备备、热水器、冷藏设备等进行保温，隔热效果更好。热水器、冷藏设备等进行保温，隔热效果更好。特特殊殊应应用用领领域域：用用于于海海军军核核潜潜艇艇，、飞飞机机、大大型型海海洋洋舰舰艇艇、船船舶舶、客客车车的保温。在航天工

13、业和军工导弹等方面都有广阔的应用前景。的保温。在航天工业和军工导弹等方面都有广阔的应用前景。14其他民用领域其他民用领域化工工业化工工业建筑工业建筑工业石油工业石油工业运输工业运输工业原油泄漏原油泄漏航空航天航空航天国防国防热学领域热学领域高速飞行产高速飞行产生大量热量生大量热量4马赫飞行达650中、高超音速中、高超音速长时间飞行导弹长时间飞行导弹超音速巡航导弹、超音速巡航导弹、滑翔式战略机动导弹滑翔式战略机动导弹以及新型战术导弹等以及新型战术导弹等对隔热材料对隔热材料提出新需求：提出新需求：轻质、低热导、耐高温轻质、低热导、耐高温蒙皮高温隔热层（外表面600650）高温隔热层的封装面低温隔热

14、层低温隔热层的封装面内舱内舱航空航天领域应用航空航天领域应用与传统隔热材料相比，SiO2气凝胶隔热材料可以用更更轻的的质量、更小的体量、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。在美国发射的火星探测器上,气凝胶被用作保温材料,来保证火星表面机器人的电子仪器设备的保温。航天航空器上理想的隔热层。英国英国“美洲豹美洲豹”战斗机的机斗机的机舱隔隔热层采用的是采用的是该材料材料。美国美国NASA在在“火星流浪者火星流浪者”的的设计中,也用过硅质气凝胶材料作为保温层,用来抵挡火星夜晚-100以下的超低温航空航天领域应用航空航天领域应用航空航天领域应用航空航天领域应用派宇航

15、派宇航员登登陆火星火星预定于定于2018年年进行行气凝胶正用来气凝胶正用来为人人类首次登首次登陆火星火星时所穿的太空服研制一种所穿的太空服研制一种保温隔保温隔热衬里里AspenAerogel公司的一位公司的一位资深深科学家科学家马克克克拉耶夫斯基克拉耶夫斯基认为，一一层18毫米的气凝胶将足以保毫米的气凝胶将足以保护宇航宇航员抵御零下抵御零下130度的低温。度的低温。他他说：“它是我它是我们所所见过的最棒的最棒的的绝热材料。材料。”工业领域工业领域应用应用在石化行在石化行业、化工行、化工行业和冶金行和冶金行业中，管道、中，管道、炉窑及其它炉窑及其它热工工设备普遍存在，用普遍存在，用SiO2气凝胶

16、及气凝胶及其复合材料替代其复合材料替代传统的保温材料的保温材料对它它们进行保温，行保温，可以大大减少可以大大减少热能能损失，提高失，提高热能利用率能利用率,还可以可以用作用作液液态天然气罐和天然气罐和储油罐等油罐等,以及汽以及汽车，轮船，船，飞机等机等发动机，排气管的隔机，排气管的隔热。石化行业石化行业应用应用石化行业保温石化行业保温应用应用石油管道截面积比较石油管道截面积比较21123456安装示意图安装示意图22暖气管道保温应用暖气管道保温应用地下管道保温应用地下管道保温应用汽车发动机保温应用汽车发动机保温应用轮船发动机和排气管保温应用轮船发动机和排气管保温应用高速列车保温应用高速列车保温

17、应用储油罐保温应用储油罐保温应用建材和民用领域建材和民用领域应用应用具有高度透光率并能有效阻止高温具有高度透光率并能有效阻止高温热辐射的射的SiO2气凝胶可以用作太阳能集气凝胶可以用作太阳能集热器及其器及其它集它集热装置的保温隔装置的保温隔热材料，大大提高其材料，大大提高其实用性。用用性。用热导率极低的率极低的掺杂SiO2气凝胶取代气凝胶取代聚氨聚氨酯泡沫作泡沫作为冰箱的隔冰箱的隔热材料材料.还可以用可以用作楼房建筑的保温，隔音等。作楼房建筑的保温，隔音等。28因外墙保温材料引发的火灾事故现场因外墙保温材料引发的火灾事故现场南京中环广场南京中环广场上海教师公寓上海教师公寓济南奥体中心济南奥体中

18、心央视新址央视新址建筑节能领域建筑节能领域地板保温应用地板保温应用外墙保温应用外墙保温应用气凝胶外墙安装示意图气凝胶外墙安装示意图33房屋隔热效果对比房屋隔热效果对比太阳能收集板上的应用太阳能收集板上的应用34具具有有高高度度透透光光率率及及低低热热导导率率的的气气凝凝胶胶对对入入射射光光几几乎乎没没有有反反射射损损失失，能能有有效效的的透透过过太太阳阳光光，因因此此气气凝凝胶胶特特别别适适合合于于用用作作太太阳阳能能集集热热器器及及其其它它集集热热装装置置的的保保温温隔隔热热材材料料，当当太太阳阳光光透透过过气气凝凝胶胶进进入入集集热热器器内内部部，内内部部系系统统将将太太阳阳光光的的光光能

19、能转化为热能，气凝胶又能有效阻止热量流失。转化为热能，气凝胶又能有效阻止热量流失。运动器材公司邓禄普运动器材公司邓禄普(Dunlop)(Dunlop)已经研制出已经研制出一系列用气凝胶加固的壁球和网球球拍，一系列用气凝胶加固的壁球和网球球拍，据说这种球拍能释放更大的力量据说这种球拍能释放更大的力量20012001年，英国诺丁汉年，英国诺丁汉6666岁的鲍勃岁的鲍勃斯托克斯托克尔拥有了一套用气凝胶隔热的房子，他也尔拥有了一套用气凝胶隔热的房子，他也因此成为拥有这种房子的第一位英国人。因此成为拥有这种房子的第一位英国人。他说：他说：“保温效果大大改善了。我把自动保温效果大大改善了。我把自动调温器调

20、低了调温器调低了5 5度。这真是一个不可思议度。这真是一个不可思议的变化。的变化。”20002000年，一位英国登山者安妮年，一位英国登山者安妮帕曼特尔帕曼特尔穿上带气凝胶鞋垫的靴子爬上珠穆朗玛峰，穿上带气凝胶鞋垫的靴子爬上珠穆朗玛峰，就连睡袋也加有这种材料。她说：就连睡袋也加有这种材料。她说：“我唯我唯一的问题就是我的脚太热，这对一名登山一的问题就是我的脚太热，这对一名登山者来说是一个大难题。者来说是一个大难题。”Hugo BossHugo Boss公司推出了一系列用这种材料公司推出了一系列用这种材料制成的冬季夹克，但在消费者纷纷抱怨这制成的冬季夹克，但在消费者纷纷抱怨这种衣服太热之后不得不

21、下架。种衣服太热之后不得不下架。日常生活应用日常生活应用声学领域声学领域由于硅气凝胶的低声速特性，它由于硅气凝胶的低声速特性，它还是一种理想的声学延是一种理想的声学延迟或高温隔音或高温隔音材料。材料。该材料的声阻抗可材料的声阻抗可变范范围较大大(103107kgm2s)，是一种，是一种较理想的超声探理想的超声探测器的声阻耦合材料器的声阻耦合材料水声反声材料是指声波由水中入射到材料水声反声材料是指声波由水中入射到材料层上能无上能无损耗地全部反射出耗地全部反射出去的材料。在潜艇上构成声去的材料。在潜艇上构成声纳设备声学系声学系统的材料中，水声反声材料的材料中，水声反声材料是非常重要的，它可以使声是

22、非常重要的，它可以使声纳单方向工作，消除非探方向工作，消除非探测方向来的假目方向来的假目标信号的干信号的干扰，同，同时隔离装隔离装备体自身噪声，提高声体自身噪声，提高声纳的信噪比和增益。的信噪比和增益。特性阻抗与水的特性阻抗特性阻抗与水的特性阻抗严重失配的材料可用作水声反声材料。常重失配的材料可用作水声反声材料。常压下空气的密度和声速都下空气的密度和声速都远远小于水的密度和声速，空气的特性阻抗将小于水的密度和声速，空气的特性阻抗将比水小得多，与水阻抗失配比水小得多，与水阻抗失配严重，因此含有大量空气的材料可作重，因此含有大量空气的材料可作为常常压水中的反声材料。气凝胶高孔隙率且超水中的反声材料

23、气凝胶高孔隙率且超轻质的特点使其成的特点使其成为最佳的最佳的水声反声材料，既具有良好的水声反声效果，又不增加潜艇的重量。水声反声材料，既具有良好的水声反声效果，又不增加潜艇的重量。光学领域光学领域纯纯净净的的SiO2气气凝凝胶胶是是透透明明无无色色的的，它它的的折折射射率率（1.0061.06）非非常常接接近近于于空空气气的的折折射射率率，这这意意味味着着SiO2气气凝凝胶胶对对入入射射光光几几乎乎没没有有反反射射损损失失，能有效地透过太阳光。能有效地透过太阳光。SiO2气气凝凝胶胶可可以以被被用用来来制制作作绝绝热热降降噪噪玻玻璃璃。利利用用不不同同密密度度的的SiO2气气凝凝胶胶膜对不同

24、波长的光制备光耦合材料，可以得到高级的光增透膜。膜对不同波长的光制备光耦合材料，可以得到高级的光增透膜。SiO2气气凝凝胶胶的的折折射射率率和和密密度度满满足足n-12.110-4r/(kg/m3)，当当通通过过控控制制制制备备条条件件获获得得不不同同密密度度的的SiO2气气凝凝胶胶时时，它它的的折折射射率率可可在在1.008-1.4范范围围内内变变化化，因因此此SiO2气气凝凝胶胶可可作作为为切切仑仑科科夫夫探探测测器器中中的的介介质质材材料料，用用来来探探测测高能粒子的质量和能量。高能粒子的质量和能量。过滤与催化领域过滤与催化领域超超微微粒粒子子特特定定的的表表面面结结构构有有利利于于活活

25、性性组组分分的的分分散散,从从而而可可以以对对许许多多催催化化过过程程产产生生显显著著的的影影响响。气气凝凝胶胶是是一一种种由由纳纳米米粒粒子子组组成成的的固固体体材材料料，这这种种材材料料具具有有小小粒粒径径、高高比比表表面面积积和和低低密密度度等等特特点点，这这些些特特点点使使气气凝凝胶胶催催化化剂剂的的活活性性和和选选择择性性均均远远远远高高于于常常规规催催化化剂剂，而而且且活活性性组组分分可可以以非非常常均均匀匀地地分分散散于于载载体体中中，同同时时它它还还具具有有优优良良的的热热稳稳定定性性，可可以以有有效效的的减减少少副副反反应应发发生生。因因此此气气凝凝胶胶作作为为催催化化剂剂，

26、其其活活性性、选选择择性性和和寿寿命命都都可可以以得得到到大大幅度地提高，具有非常良好的催化特性。幅度地提高，具有非常良好的催化特性。过滤与催化领域过滤与催化领域-部分氧化部分氧化SiO2、Pt/SiO2、Cr2O3、Fe2O3等等催催化化乙乙醛醛氧氧化化为为乙乙酸酸；NiO/Al2O3、NiO/SiO/Al2O3催催化化2甲甲基基丙丙烷、丙烷、异丁烷氧化为丙酮；烷、丙烷、异丁烷氧化为丙酮；CuO/Al2O3催化丁烷、催化丁烷、1-丁烯氧化为呋喃等。丁烯氧化为呋喃等。-过氧化过氧化TiO2-SiO2复复合合氧氧化化物物气气凝凝胶胶是是近近年年来来发发现现的的非非常常有有效效的的烯烯烃烃过过氧氧

27、化化催催化化剂剂。1-己己烯烯、环环己己烯烯、降降冰冰片片烯烯等等用用TiO2-SiO2气气凝凝胶胶催催化化氧氧化化为为相相应应的的过过氧氧化化物物。在在催催化化环环己己烯烯醇醇的的过过氧氧化化反反应应中中，10min内内环环己烯的转化率达到己烯的转化率达到90%。-硝基化硝基化 PbO2-ZrO2、NiO-Al2O3、NiO-SiO2、NiO2-SiO2、NiO-MgO-Al2O3、PbO-SiO2、NiO-Fe2O3-Al2O3等气凝胶催化剂可以催化芳香族和脂肪族的碳氢化合物转化为相应的硝基化物。等气凝胶催化剂可以催化芳香族和脂肪族的碳氢化合物转化为相应的硝基化物。-氢化氢化Rh负负载载于

28、于TiO-SiO2气气凝凝胶胶上上催催化化苯苯加加氢氢为为环环己己烷烷；Cu-Al2O3气气凝凝胶胶催催化化环环戊戊二二烯烯加加氢氢为为环环戊戊烯烯；Ni-SiO2气气凝凝胶胶催催化化甲甲苯苯加加氢氢为为甲甲基基环环己己烷烷；Pb-Al2O3、Ni-Al2O3、Ni-SiO2-Al2O3气气凝凝胶胶催催化化硝硝基基苯苯加加氢氢为为苯苯胺胺；Cu-ZrO2、Cu-ZnO-ZrO2、ZrO2、Cu-Al2O3、Zn-Al2O3、Cu-ZnO-Al2O3气气凝凝胶胶等等催催化化CO2加加氢氢制制甲甲醇醇等等。Pajonk等等研研究究了了CuO-Al2O3气气凝凝胶胶催催化化环环戊戊二二烯烯选选择择加

29、加氢氢至至环环戊戊烯烯,选选择择性性达达到到100%，转化率是所研究催化剂中最高的。，转化率是所研究催化剂中最高的。-氧化氧化Pd/SnO2气气凝凝胶胶催催化化剂剂具具有有良良好好的的CO氧氧化化活活性性。Pd/TiO2-CeO2气气凝凝胶胶催催化化剂剂在在室室温温下下可可使使CO被被100%氧氧化化。Pt/ZrO2-CeO2气气凝凝胶胶催催化化剂剂用用于于汽汽车车尾尾气气净净化化，CO、NOX、CH化化合合物物的的转转化化率率都都有有明明显提高。显提高。-异构化异构化Nb2O5、Nb2O5/SiO2、ZrO2/SiO2等气凝胶催化剂催化等气凝胶催化剂催化12丁烯转变为顺或反丁烯转变为顺或反2

30、2丁烯。丁烯。吸附领域吸附领域由由于于气气凝凝胶胶由由纳纳米米颗颗粒粒骨骨架架构构成成，具具有有高高通通透透性性的的三三维维纳纳米米网网络络结结构构，拥拥有有很很高高的的比比表表面面积积(6001200m2g-1)和和孔孔隙隙率率(高高达达90%以以上上)，且且孔孔洞洞又又与与外外界界相相通通，因因此此它它具具有有非非常常良良好好的的吸吸附附特特性性，在在气气体体过过滤滤器器、吸吸附介质方面有着很大的应用价值。附介质方面有着很大的应用价值。对对比比疏疏水水SiO2气气凝凝胶胶、活活性性炭炭纤纤维维以以及及活活性性炭炭颗颗粒粒对对吸吸附附介介质质为为苯苯、甲甲苯苯、四四氯氯化化碳碳、乙乙醛醛的的

31、吸吸附附性性能能测测试试结结果果，比比较较发发现现，SiO2气气凝凝胶胶的的吸吸附附性性能能较较活活性性炭炭纤纤维维(ACF)和和活活性性炭炭颗颗粒粒(GAC)更更为为优优越越。而而且且通通过过改改性性制制备备出出的的疏疏水水SiO2气气凝凝胶胶，可可以以避避免免亲亲水水型型活活性性炭炭在在潮潮湿湿环环境境下下吸吸附附性性能能大大幅幅降降低低这这种种缺缺陷陷。同同时时若若将将SiO2气气凝凝胶胶进进行行第第一一次次吸吸附附脱脱附附后后，再再次次进进行行吸吸附附研研究究，SiO2气气凝凝胶胶可可方方便便地地经经由由热热气气流流脱脱附附,再再吸吸附附容容量量基基本不变，这就为循环利用创造了有利的条

32、件。本不变，这就为循环利用创造了有利的条件。捕获高速粒子捕获高速粒子硅硅气气凝凝胶胶是是折折射射率率可可调调的的材材料料，使使用用不不同同密密度度的的气气凝凝胶胶介介质质作作为为切切伦伦柯夫阀值探测器，可确定高能粒子的质量和能量。柯夫阀值探测器，可确定高能粒子的质量和能量。高高速速粒粒子子很很容容易易穿穿入入多多孔孔材材料料并并逐逐步步减减速速，实实现现“软软着着陆陆”，如如选选用用透透明明气气凝凝胶胶在在空空间间捕捕获获高高速速粒粒子子，可可用用肉肉眼眼或或显显微微镜镜观观察察被被阻阻挡挡、捕捕获获的粒子。的粒子。彗星离子速度极高彗星离子速度极高,一般一般的材料很难捕捉得到。而硅的材料很难捕

33、捉得到。而硅气凝胶质量较轻气凝胶质量较轻,透明度较透明度较好好,可升入太空准确确定这可升入太空准确确定这些高速粒子的位置些高速粒子的位置,且其表且其表面积大、热导率低对磁和紫面积大、热导率低对磁和紫外辐射的抵抗能力强外辐射的抵抗能力强,不受不受其它粒子的腐蚀其它粒子的腐蚀,在太空中在太空中是不可替代的首选材料。目是不可替代的首选材料。目前在前在“开创火星开创火星”任务中使任务中使用的就是硅气凝胶用的就是硅气凝胶,而且收而且收集气凝胶颗粒可用于保护太集气凝胶颗粒可用于保护太空镜。空镜。星尘号探测器携带的气凝胶所捕捉到的彗星尘埃星尘号探测器携带的气凝胶所捕捉到的彗星尘埃NASA的彗星灰尘俘获器，装

34、置了气凝胶的彗星灰尘俘获器，装置了气凝胶捕获高速粒子捕获高速粒子电学领域电学领域气凝胶具有低介气凝胶具有低介电常数（常数（1e2），而且可通），而且可通过改改变其密度其密度调节介介电常数常数值。随着微。随着微电子工子工业的迅速的迅速发展，展，对集成集成电路运算速度的要求越路运算速度的要求越来越高。一般而言，所用来越高。一般而言，所用衬底材料的介底材料的介电常数越低，常数越低，则运算速度越快。运算速度越快。现在集成在集成电路所用的路所用的衬底材料底材料为Al2O3，其介，其介电常数常数为10，目前的，目前的趋势是使用聚是使用聚酰亚胺（胺（e3）或其它高聚物介）或其它高聚物介电材料替代材料替代Al

35、2O3，然而，然而，高聚物的高聚物的热膨膨胀系数系数较高，容易引起高，容易引起应力以及力以及变形。气凝胶具有一些形。气凝胶具有一些更更优越的特性，其介越的特性，其介电常数常数值很低且可以很低且可以调节，其，其热膨膨胀系数与硅材系数与硅材料相近因此料相近因此应力很小，而且相力很小，而且相对聚聚酰亚胺它有良好的高温胺它有良好的高温稳定性。因定性。因此如将集成此如将集成电路所用的路所用的衬底材料改成气凝胶薄膜，其运算速度可提高底材料改成气凝胶薄膜，其运算速度可提高3倍。倍。分形特性分形特性SiO2气凝胶具有由气凝胶具有由纳米米颗粒粒组成的网成的网络多孔多孔结构，其密度的大小与构，其密度的大小与标度尺

36、寸有关。如果尺度足度尺寸有关。如果尺度足够长，大于关，大于关联长度度x，气凝胶可，气凝胶可认为是均是均匀的，此匀的，此时其密度其密度为常数，常数，对应于宏于宏观密度。如果分析尺度减小到小密度。如果分析尺度减小到小于气凝胶于气凝胶纳米米颗粒尺寸粒尺寸a的范的范围，则得到的密度将等于骨架的密度，得到的密度将等于骨架的密度，即致密即致密SiO2的密度，的密度，远远大于宏大于宏观密度。若尺度在密度。若尺度在x与与a之之间，SiO2气气凝胶的密度随凝胶的密度随标度尺度的增加而下降，称其具有分形度尺度的增加而下降，称其具有分形结构或自相似构或自相似结构。由此可构。由此可见，在，在较短尺度内，粒子局部几何不

37、是分形的，而在短尺度内，粒子局部几何不是分形的，而在较大大尺度以上，尺度以上，结构是均匀的，自相似分形构是均匀的，自相似分形仅存在于材料存在于材料结构中构中ax的有的有限尺度范限尺度范围内。由于内。由于SiO2气凝胶的基本气凝胶的基本结构构单元元a及关及关联长度度x可控，可控，且且x与与a的比的比值可大于可大于100，因此近年来它成，因此近年来它成为研究分形研究分形结构的理想材构的理想材料。料。SiO2气凝胶气凝胶这种分形种分形结构性构性质的研究已成的研究已成为当今凝聚当今凝聚态物理学的物理学的前沿前沿课题。第第三三部分部分 产产 品品 介介 绍绍柔性保温隔热毡柔性保温隔热毡v保温绝热保温绝热

38、v 长期最高使用温度达长期最高使用温度达650650，导热系数仅为传统材料，导热系数仅为传统材料的的1/31/51/31/5，保温后热损失小，空间利用率高，高温，保温后热损失小，空间利用率高，高温下性能优势更加明显。下性能优势更加明显。v持久耐热持久耐热v 气凝胶独有的三维网络结构避免了其他保温材在气凝胶独有的三维网络结构避免了其他保温材在长期高温或受到振动而产生烧结变形、颗粒堆积保温长期高温或受到振动而产生烧结变形、颗粒堆积保温性能急剧下降的现象。性能急剧下降的现象。v抗拉抗裂抗拉抗裂v 有较好的柔性与抗拉强度，可抵抗施工时的拉伸有较好的柔性与抗拉强度，可抵抗施工时的拉伸和冷热交替时线性收缩

39、带来的内应力。和冷热交替时线性收缩带来的内应力。v环保防腐环保防腐v 产品由无机材料组成，不含对人体有害的物质。产品由无机材料组成，不含对人体有害的物质。可溶出氯离子含量极小，对设备和管道无腐蚀。可溶出氯离子含量极小，对设备和管道无腐蚀。v隔声抗震隔声抗震v 对设备进行保温的同时，还可以起到吸声降噪、对设备进行保温的同时，还可以起到吸声降噪、缓冲震动等功能，提高环境质量，保护设备。缓冲震动等功能，提高环境质量，保护设备。v便于施工便于施工v 产品密度低于产品密度低于200kg/m3200kg/m3，轻巧方便，易于切割，轻巧方便，易于切割，施工效率高施工效率高 。v常温导热系数为常温导热系数为0

40、020W/(mK)0.020W/(mK)v使用温度：使用温度：0-6500-650v主要应用于管道、工业炉窑等外保温主要应用于管道、工业炉窑等外保温绝热筒体异形件绝热筒体异形件v导热系数低、强度高导热系数低、强度高v使用温度宽、应用面广使用温度宽、应用面广。v绿色环保，无毒、无腐蚀、耐绿色环保，无毒、无腐蚀、耐酸碱酸碱。v抗压、抗震、隔声性能良好抗压、抗震、隔声性能良好。v施工方便。施工方便。v应用于管道接口处保温、易于应用于管道接口处保温、易于拆卸拆卸v导热系数导热系数0.015-0.020W/(m.k)0.015-0.020W/(m.k)碳化物型保温隔热毡板碳化物型保温隔热毡板v碳化物混合气凝胶碳化物混合气凝胶v具有抗压性具有抗压性v不含除不含除ALAL以外的其他以外的其他金属杂质金属杂质v在无氧的环境下耐在无氧的环境下耐10001000高温高温v主要应用于具有特殊主要应用于具有特殊要求的高温领域保温，要求的高温领域保温，如稀有金属的冶炼等。如稀有金属的冶炼等。感谢各位！感谢各位！