更新時間: 2021-01-22
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二氧化硅氣凝膠是世界上最輕的固體材料，同時也是一種特殊的多孔材料，
其從宏觀上看是一種呈淡藍(lán)色的透明固體，從微觀上看是由獨特的三維網(wǎng)格骨架
結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，而構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu)的是松散堆積的鍵合二氧化硅微粒。二氧化硅氣凝膠擁有的良好的性能包括高比表面積(400~1500m2·g-1)、高孔隙率(80%~99.8%)、高可見光透過率(>90%)、低折射率(<1.01)、低介電常數(shù)(1.0~2.0)、低聲速(100 m·s-1)和低熱導(dǎo)率(<0.02 W·m-1·K-1)。
二氧化硅氣凝膠硅源主要有有機(jī)硅源和無機(jī)硅源兩個來源。
有機(jī)硅源主要有正硅酸乙酯（TEOS）、正硅酸甲酯(TMOS) 、多聚硅氧烷(E40)、甲基三乙氧基硅烷等，是目前常用的原料，它們的優(yōu)點是以此為原料的溶膠-凝膠過程穩(wěn)定，材料結(jié)構(gòu)可控，重復(fù)性好。但價格較高，導(dǎo)致產(chǎn)品成本高，嚴(yán)重影響大規(guī)模推廣應(yīng)用；產(chǎn)生大量的中低濃度醇類副產(chǎn)物，處理困難；都為易燃物，使用存在安全隱患。
無機(jī)硅源主要有水玻璃、稻殼灰、硅溶膠，水玻璃價格低但雜質(zhì)含量高，致使凝膠顆粒較大、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不完整，且凝膠時產(chǎn)生大量的無機(jī)鹽，需用大量的水反復(fù)進(jìn)行替代，效率低；稻殼灰必須先進(jìn)行稻殼的徹底焚燒，資源有限，成本高，得到的有限無定形二氧化硅用堿溶解、再加酸凝膠，制備步驟長，同樣無法解決水玻璃作為硅源的類似缺陷。硅溶膠的基本成份是無定型的二氧化硅，多以膠團(tuán)形態(tài)均勻分散在水中，是硅酸的多分子聚合物的膠體溶液，它的優(yōu)點是價格便宜，用單質(zhì)硅生產(chǎn)的堿性硅溶膠純度高，凝膠時只使用少量的酸，生成的鹽對凝膠結(jié)構(gòu)影響小，但商品硅溶膠往往需要添加穩(wěn)定劑， 影響凝膠和老化時間， 不利于規(guī)模化生產(chǎn)，目前文獻(xiàn)報道凝膠顆粒大，骨架不夠牢固，制得的氣凝膠產(chǎn)物強(qiáng)度低，孔徑偏大，性能指標(biāo)跟有機(jī)硅源比還有差距，但成本相對較低，生產(chǎn)綠色環(huán)保。
目前，該材料主要應(yīng)用于油田蒸汽管道保溫，石油煉化高溫管道保溫，醫(yī)藥、化工管道保溫，汽輪機(jī)保溫隔熱，海底石油管道保溫，宇航服制造，導(dǎo)彈電池隔熱，艦船和潛艇的隔熱降噪、高速列車的機(jī)車和車廂保溫隔熱，液化天然氣運(yùn)輸和儲存保溫，太陽能光熱發(fā)電，建筑物保溫隔音，醫(yī)用低溫箱體保溫等領(lǐng)域，新的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷開發(fā)中。該材料的應(yīng)用為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的提檔升級、節(jié)能降耗做出了重要貢獻(xiàn)。
在上述二氧化硅氣凝膠的應(yīng)用中，二氧化硅氣凝膠作為一種新型輕質(zhì)納米多孔保溫隔熱材料對于實現(xiàn)資源和能源的高效利用、節(jié)能降耗減排以及人類環(huán)境 和社會的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。未來，二氧化硅氣凝膠將向著低成本、規(guī)?；?、輕量化、復(fù)合化和柔性化等方向發(fā)展。
