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現代精工帶您了解什么是“氣凝膠”

Date：2025/3/10 14:50:34 / Read： / Source：本站

氣凝膠是一種具有獨特納米多孔結構的超輕固體材料，因其超輕、高孔隙率、低導熱系數和高比表面積等特性，在多個行業領域展現了革命性的應用潛力。

目前氣凝膠已被用于航空航天、工業建筑節能、新能源技術、環境保護、電子光學器件、醫療生物工程、軍事安全防護、科研、極端環境、汽車工業，以及日常生活中的服裝與消費品等領域。

那么氣凝膠具體有著怎樣的特性才能讓它有著這么廣泛的應用呢？它的制備方法又是怎樣的呢？作為氣凝膠生產設備的制造廠家，現代精工的小編就帶大家來認識一下氣凝膠。

氣凝膠是通過溶膠-凝膠法合成，并采用超臨界干燥技術去除凝膠中的液體成分，保留三維納米多孔結構的材料。其結構中氣體占比可達99%以上，密度極低（可低至0.001 g/cm3），被譽為“固態煙霧”。

主要成分

硅基氣凝膠：最常見的類型，以二氧化硅為骨架，具有優異的隔熱性能。

碳基氣凝膠：如石墨烯或碳納米管構成，導電性強，用于能源存儲。

聚合物基：柔韌性好，適用于柔性器件。

其他類型：如金屬氧化物、生物質基等，拓展多樣化應用。

特性

超輕低密度：密度接近空氣，可承受自身重量數千倍的壓力。

高比表面積：可達1000 m2/g以上，吸附能力強。

極低熱導率（0.013-0.025 W/(m·K)）：優于傳統隔熱材料。

多功能性：導電性（碳基）、透光性（透明硅基）、耐高溫（部分類型達1200℃）。

制備工藝

1.溶膠-凝膠反應：前驅體（如硅酸鹽）水解形成濕凝膠。

2.老化與溶劑置換：增強骨架結構，替換孔隙液體為低表面張力溶劑。

3.超臨界干燥：在高壓高溫下使溶劑轉化為超臨界流體，避免結構坍塌。

4.替代技術：常壓干燥（成本低但結構可能收縮）。

應用領域

隔熱：航天器（如火星車）、建筑保溫、戶外裝備。

環保：油污吸附（碳基）、污染物過濾。

能源：超級電容器、電池電極（碳基）、催化劑載體。

科研與醫療：粒子探測器、藥物緩釋。

挑戰與前景

脆性：通過復合纖維或聚合物增強機械強度。

成本高：開發常壓干燥技術降低成本。

新興應用：柔性電子、聲學超材料、3D打印。

歷史背景

1931年：Samuel Kistler首次制得二氧化硅氣凝膠。

1990年代后：NASA推動其在航天中的應用，并發展多種新型氣凝膠。

氣凝膠憑借其革命性性能，正從實驗室走向工業與日常生活，未來在綠色能源與高科技領域潛力巨大。

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