气凝胶这种新材料密度为3.55千克每立方米,为空气密度的2.75倍;干燥的松木密度(500千克每立方米)是它的140倍。这种物质看上去像凝固的烟,但它的成分与玻璃相似。由于它的密度极小,用于航空航天方面非常合适。美宇航局喷气推进实验室,该实验室琼斯博士研制出的新型气凝胶,主要由纯二氧化硅等组成。在制作过程中,液态硅化合物首先与能快速蒸发的液体溶剂混合,形成凝胶,然后将凝胶放在一种类似加压蒸煮器的仪器中干燥,并经过加热和降压,形成多孔海绵状结构。琼斯博士获得的气凝胶中空气比例占到了99.8%。天阳气凝胶纸隔热性能优越,隔热性能是传统材料的3~5倍。北京绿色气凝胶推荐咨询
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(AerogelCherenkovCounter,ACC)的粒子鉴别器,就是一个应用实例。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。双金属气凝胶型号天阳气凝胶毡防水性、透气性强,憎水率大于99.5%。
在石化领域,气凝胶凭借优越的隔热保温性能可以作为外保温材料,如蒸馏塔、反应管道、储罐、泵、阀门、天然气和LNG液化气管道、深海管道等等。在高温蒸汽、导热油或流体介质管线外包裹气凝胶,一方面减少了管道暴露损失热量,另一方面这些区域往往受到重量、空间的限制,需要保温材料轻量又轻薄,气凝胶是完美契合的材料。同时,在海上漏油事故处理中,气凝胶质量轻、吸附能力极强,也得到认可。在环保领域,纤维素气凝胶可作为吸附剂从水中吸附油和其他有毒有机物,被很多地应用于吸附脱除染料废水。此外,生物质碳气凝胶可以去除水中的多种重金属离子,如Co(II)、Cd(II)、Pb(II)和Sr(II)。在建筑领域,房屋门窗、墙壁的隔热保温正越来越被重视。现有的保温材料或隔热能力不够理想,或达到理想效果厚度太厚、太重,也有一些隔热能力较好的材料但阻燃能力不佳,容易引发房屋火灾。而气凝胶既可以作为现有保温材料的升级替代,同时兼顾防火、隔声等功能,有望颠覆建筑保温材料现有格局。
气凝胶的实践使用是从航天范畴开端的。俄罗斯“平和”号空间站和美国“火星探路者”探测器上,用气凝胶资料来进行热绝缘,气凝胶资料可以习惯-196至1400摄氏度的温度,且因其导热系数极低,可确保探测器在极端温度下正常作业。截止到现在,气凝胶资料很多使用是其优异的绝热功能。以气凝胶复合绝热毡为主要产品,气凝胶资料在工业管网及窑炉、石油化工设备、修建、低温设备及保冷等范畴有着很多的使用远景。使用于这些范畴时,气凝胶复合绝热毡兼具保温作用好、A级防火、高疏水等优胜特色,使用寿命可达20年之久,以肯定的优势坐落保温资料的金字塔顶。气凝胶材料对生态环境环保友好。
气凝胶是处于成长期的新材料,综合估算气凝胶是一个百亿美元空间的新材料赛道:能化领域是目前主要应用市场,油气管道、工业保温为主;建筑建材赛道大,将成为第二大应用场景,预计潜在市场空间超20亿美元;新能源车应用将成为气凝胶在交通领域的主要增长引擎,气凝胶高温耐受性能有望解决三元电池安全痛点,意义非凡,预测2025年全球新能车电池用气凝胶空间达百亿人民币规模。此外,气凝胶性质很好,长期以来受制于技术和成本没有普及,替代同类材料的市场空间巨大,技术护城河高,对于已经掌握关键技术、设备、原料等的企业,极有可能带来产业链成本下降、终端市场的普及。气凝胶绝热板通常以纳米二氧化硅气凝胶作为主体材料,通过特殊工艺复合于无机纤维中。碳钢气凝胶疑问咨询
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在材料的量子尺寸效应研究方面。由于硅气凝胶的纳米网络内形成量子点结构,化学气相渗透法掺Si及溶液法掺C60的结果表明,掺杂剂是以纳米晶粒的形式存在,并观察到很强的可见光发射,为多孔硅的量子限制效应发光提供了有力证据。利用硅气凝胶的结构以及C60的非线性光学效应,可进一步研制新型激光防护镜。通过掺杂的方法还是形成纳米复合相材料的有效手段。此外,硅气凝胶是折射率可调的材料,使用不同密度的气凝胶介质作为切伦柯夫阀值探测器,可确定高能粒子的质量和能量。因高速粒子很容易穿入多孔材料并逐步减速,实现“软着陆”,如选用透明气凝胶在空间捕获高速粒子,可用肉眼或显微镜观察被阻挡、捕获的粒子。北京绿色气凝胶推荐咨询