气凝胶行业国内发展报告（49页）

行业报告下载 2020年12月01日 07:22 管理员

炭气凝胶最大的特点就是其在惰性及真空氛围下高达 2000℃的耐温性，石墨化后耐温性能甚至能达到 3000℃，而且炭气凝胶中的炭纳米颗粒本身就具备对红外辐射极好的吸收性能，从而产生类似于红外遮光剂的效果，因此其高温热导率较低。但是在有氧条件下，炭气凝胶在 350℃以上便发生氧化，这使得其在高温隔热领域的应用受到了极大地限制。随着 SiC、MoSi2、HfSi2、TaSi2 等高抗氧化性涂层的发展，在炭气凝胶材料表面涂覆致密的抗氧化性涂层，阻止氧气的进一步扩散，将使该材料具备极大的应用前景。碳化物材料具备极好的抗氧化性能，但是其本身热导率较高，将其制成含有三维立体网络状结构的气凝胶，可以极大地降低材料的热导率，进一步提高材料的隔热性能。目前国内外对于碳化物气凝胶的研究还相对较少，特别是对于成形性良好的块状碳化物气凝胶的研究尚处于初始阶段，对于其作为高效隔热材料的研究也较为匮乏，仅限于对该材料的制备与表征。 1.4. SiO2气凝胶的制备由于 SiO2 气凝胶是目前产业化最成熟的产品，该类气凝胶的制备包括两种方法：干燥法和溶胶-凝胶法。目前产业化中主要使用的技术是干燥技术。

目前产业化中主要使用的技术是超临界干燥技术和常压干燥技术，其他尚未实现批量生产技术还有真空冷冻干燥、亚临界干燥等。超临界干燥技术是最早实现批量制备气凝胶技术，已经较为成熟，也是目前国内外气凝胶企业采用较多的技术。超临界干燥可以实现凝胶在干燥过程中保持完好骨架结构。常压干燥技术一种新型的气凝胶制备工艺，是当前研究最活跃，发展潜力最大的气凝胶批产技术。其原理是采用疏水基团对凝胶骨架进行改性，避免凝胶孔洞表面的硅羟基相互结合并提高弹性，同时采用低表面张力液体臵换凝胶原来高比表面积的水或乙醇从而可以在常压下直接干燥获得性能优异的气凝胶材料。

通过硅源物质的水解和缩聚获得具有三维网络结构的 SiO2 凝胶，反应生成以 ≡Si-O-Si≡为主体的聚合物，再经过老化阶段后，形成网络结构的凝胶。在凝胶形成的过程中，部分水解的有机硅发生缩聚反应，缩聚的硅氧链上未水解的基团可继续水解。通过调节反应溶液的酸碱度，控制水解-缩聚过程中水解反应和缩聚反应的相对速率，可得到凝胶结构。在酸性条件下（pH=2.0-5.0），水解速率较快，有利于成核反应形成较多的核；在碱性条件下，有利于核的长大及交联，易形成致密的胶体颗粒。强碱性或高温条件下 SiO2 的溶解度增大，使最终凝胶结构形成胶粒聚集体。 1.4.3. 气凝胶改性赋予其更强性能气凝胶材料本身具有强度低、脆性高的缺点，为了克服这一缺点，需要对气凝胶材料进行改性，这是目前最重要的工艺，通过改性可赋予气凝胶材料不同性能。目前气凝胶材料改性最常用的方法就是掺杂，即加入掺杂剂或者增强／增韧材料，制备复合气凝胶材料。

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