氣凝膠看上去似乎是一種不真實的材料。盡管看上去空虛飄渺，但它卻能輕松承受一盞噴燈的熱量，或是一輛汽車的重量。如名所示，這是一種液體被空氣完全替換的膠體，這也就是為什么它看上去就像是一團煙。氣凝膠可由任意數量的物質所制成，包括二氧化硅、金屬氧化物和石墨烯。由于空氣占了絕大部分比重，氣凝膠還是一種絕佳的絕緣體。它的結構也賦予其超高的強韌性。

氣凝膠

    不過氣凝膠也有一個致命的缺陷：脆性，特別是原材料為二氧化硅時。但NASA的科學家已經在實驗一種由聚合物所制成的柔性氣凝膠，作為太空飛船在穿過大氣層時的絕緣材料。將其他化合物加入到二氧化硅氣凝膠可增強其柔韌性，再加上本身的輕巧、強韌和絕緣性，這將會使其成為一種不可思議的材料。

    二氧化硅氣凝膠是一種防熱隔熱性能非常優秀的輕質納米多孔非晶固體材料，其孔隙率高達80-99.8％，孔洞的典型尺寸為1-100nm，比表面積為200-1000m2/g，而密度可低達3kg/m3，室溫導熱系數可低達0.012W/（m.k）。正是由于這些特點使氣凝膠材料在熱學、聲學、光學、微電子、粒子探測方面有很廣闊的應用潛力。

    二氧化硅氣凝膠的五大特性

    1、隔熱性

    二氧化硅氣凝膠材料具有極低的導熱系數，可達到0.013-0.016W/（m.K），低于靜態空氣（0.024W/（m.K））的熱導系數，比相應的無機絕緣材料低2-3個數量級、即使在800℃的高溫下其導熱系數才為0.043W/（m.K）。高溫下不分解，無有害氣體放出，屬于綠色環保型材料。SiO2硅氣凝膠與各種耐熱纖維復合后，可制成各種形式的保溫材料。可廣泛用于工業、建筑、管道、汽車、航天等領域。

    2、隔音性

    由于硅氣凝膠的低聲速特性，它還是一種理想的聲學延遲或高溫隔音材料。該材料的聲阻抗可變范圍較大（103-107kg/m2.s），是一種較理想的超聲探測器的聲阻耦合材料。 初步實驗結果表明，密度在300kg/m3左右的硅氣凝膠作為耦合材料，能使聲強提高30dB，如果采用具有密度梯度的硅氣凝膠，可望得到更高的聲強增益。

    3、非線性光學性質

    由于硅氣凝膠的納米網絡內形成量子點結構，化學氣相滲透法摻Si及溶液法摻C60的結果表明，摻雜劑是以納米晶粒的形式存在，并觀察到很強的可見光發射，為多孔硅的量子限制效應發光提供了有力證據。利用硅氣凝膠的結構以及C60的非線性光學效應，可進一步研制新型激光防護鏡。

    4、過濾與催化性質

    納米結構的氣凝膠還可作為新型氣體過濾，與其它材料不同的是該材料孔洞大小分布均勻，氣孔率高，是一種高效氣體過濾材料。由于該材料特別大的比表而積。氣凝膠在作為新型催化劑或催化劑的載體方而亦有廣闊的應用前景

    5、 折射率可調性硅氣凝膠的折射率接近l，而且對紅外和可見光的湮滅系數之比達100以上，能有效地透過太陽光中的可見光部分，并阻隔其中的紅外光部分，成為一種理想的透明隔熱材料，在太陽能利用和建筑物節能方面已經得到應用。



 

責任編輯：王元

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