納米氣凝膠氈作為一種新型的保溫產(chǎn)品，不知不覺地進(jìn)入了各個(gè)行業(yè)，提到納米凝膠氈，通過這個(gè)名字，我們可以理解納米凝膠氈和氣凝膠有不可避免的聯(lián)系，是的，它的主要材料是Si在氣凝膠中使用02氣凝膠Si以02氣凝膠為主要研究對象，Si02氣凝膠體積密度低.目前，在節(jié)能建筑、鋼鐵、航空航天、石化等領(lǐng)域，導(dǎo)熱系數(shù)低的優(yōu)點(diǎn)被稱為神奇材料。

   說它是一種神奇的材料，因?yàn)樗暮穸戎挥袀鹘y(tǒng)材料的一小部分，但保溫效果 是傳統(tǒng)保溫材料的2-5倍，使用壽命更長。此外，它的疏水性和耐火性也特別好，而且很受客戶的歡迎也就不足為奇了。為什么納米凝膠氈有這么好的效果 ，這應(yīng)該從Si從02氣凝膠結(jié)構(gòu)開始。

   Si02氣凝膠不同于微米和毫米孔結(jié)構(gòu)的多孔材料。其纖細(xì)的納米結(jié)構(gòu)使材料的導(dǎo)熱性極低，比表面積大，光和聲的散射比傳統(tǒng)的多孔材料小得多。Si通過固體熱傳導(dǎo)、氣體熱傳導(dǎo)和輻射熱傳導(dǎo)，共同完成02氣凝膠的熱傳遞。Si02氣凝膠的孔隙和纖維納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彎曲路徑阻止了空氣的氣體熱傳導(dǎo)和凝膠骨架的固體熱傳導(dǎo)，也可以與紅外吸收劑混合阻擋熱輻射。這三個(gè)方面的共同作用幾乎阻礙了熱傳遞的所有方式Si02氣凝膠具有良好的保溫效果。Si02氣凝膠的導(dǎo)熱系數(shù)為0.013W/(m . K)以下導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于常溫下靜態(tài)空氣[0.025W/(m . K)] ，密度低，防水阻燃綠色環(huán)保，不易老化，使用壽命長。二氧化硅凝膠的主要成分是Si02 不含對人體有害的物質(zhì)，產(chǎn)品無放射性，優(yōu)于傳統(tǒng)保溫材料。Si02氣凝膠具有較高的聲阻，吸附能力超過傳統(tǒng)活性炭吸附材料，產(chǎn)品附加值高，因此被稱為超隔熱材料。

   但是,Si02氣凝膠獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、高孔隙率、低密度也導(dǎo)致其質(zhì)地脆弱，在高溫環(huán)境下半透明si02氣凝膠材料很難抵抗輻射熱導(dǎo)率的影響，因此在許多領(lǐng)域. Si02氣凝膠難以單獨(dú)作為隔熱材料使用，需要摻雜改性 或與其他隔熱材料復(fù)合使用，以達(dá)到理想的使用效果。

納米氣凝膠氈

   現(xiàn)在你知道為什么納米氣凝膠氈如此神奇了。事實(shí)上，納米氣凝膠氈只有很多Si02氣凝膠保溫材料之一。下面介紹一下納米氣凝膠氈的制備工藝:溶膠一凝膠法和模壓燒結(jié)法通常用于膠下通用納米氣凝膠氈的制備工藝。

   (1)溶膠-凝膠法

   溶膠-凝膠法采用硅酸乙酯、硅溶膠、水玻璃等硅源材料。首先使用催化劑(如HCl、H2SO4等)在這些溶膠中加入，然后用堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)凝膠時(shí)間，形成納米孔網(wǎng)絡(luò)SiO2凝膠體。老化后，凝膠體中的凝膠體SiO2顆粒形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中的間隙被液體，即水或溶劑占據(jù)。如果液體在干燥過程中占據(jù)的間隙能被空氣取代，則含有大量空氣SiO2材料稱為硅氣凝膠。在這個(gè)過程中，有一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，即由于毛細(xì)管間隙表面張力的作用，凝膠體在干燥過程中會(huì)收縮并坍塌納米孔結(jié)構(gòu)。這會(huì)使整個(gè)材料開裂，較終形成間隙率很低的干凝膠。因此，早期研究采用超I臨界干燥法。也就是說，在超臨界狀態(tài)下，氣體和液體之間不再有界面，而是成為氣體和液體之間的均勻流體，逐漸從凝膠體中排出。由于沒有氣體和液體界面，因此沒有表面張力，因此不會(huì)對凝膠體的收縮和結(jié)構(gòu)造成損害。然而，由于超臨界干燥需要高溫和高壓條件，水的臨界溫度為274.1℃，壓力22.04MPa；239.4℃，壓力8.09MPa；因此，很難進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。目前只有NASA該方法與陶瓷纖維制成復(fù)合絕緣瓦，用于航天飛機(jī)。其他只停留在實(shí)驗(yàn)室研究中，沒有商業(yè)產(chǎn)品。目前，一種流行的研究方法是通過表面改性來降低其表面張力。一般采用三甲基氯硅烷和聚二甲基硅氧烷（PDMS）等等，使凝膠表面硅烷基化。這降低了毛細(xì)管的表面張力，從而減少了凝膠在干燥過程中的收縮和開裂，使干燥能夠在正常壓力下進(jìn)行。此外，還添加了粘合劑，以增加其骨架強(qiáng)度。然而，使用這些方法會(huì)降低材料的一些隔熱效果。

   納米氣凝膠氈采用溶膠一凝膠法制作，可實(shí)現(xiàn)壁薄孔均勻，形成理想的納米孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，性能優(yōu)越，但成本較高。

納米氣凝膠氈的主要特點(diǎn)

   (2)模壓燒結(jié)法

   納米氣凝膠氈的另一種方法是使用超細(xì)的鏈狀結(jié)梅SiO以微粉為主要原料，模壓成一定形狀。SiO微粉末鏈結(jié)構(gòu)的原始粒徑在納米范圍內(nèi)。因此，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的孔隙也主要在納米范圍內(nèi)。使用這種方法的關(guān)鍵是使這些納米超細(xì)SiO2微粉可以連接成納米孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的整體，更好的方法是燒結(jié)SiO2微粒子互相反應(yīng)而成為一體。由于SiO2顆粒在納米尺度范圍內(nèi)，因此控制燒結(jié)溫度是該方法的關(guān)鍵。此外，在原材料中還需要添加纖維來增加強(qiáng)度，并添加遮光劑來有效地分離高溫下的輻射傳熱。該方法生產(chǎn)的產(chǎn)品的性能一般略低于溶膠一凝膠制成的整個(gè)產(chǎn)品。因?yàn)樵谶@種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中SiO2壁殼比溶膠一凝膠法好SiO2壁殼要厚(20nm），這增加了固相的熱傳導(dǎo)。此外，這些粉末之間還存在一些微米間隙，這也增加了空氣的熱對流。但目前的納米氣凝膠氈產(chǎn)品主要采用這種方法制造。