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气凝胶:可以改变世界的多功能新材料

发布时间:2016.04.27     来源:安总科技集团

由华星美科研发的气凝胶作为被全世界科学界广泛关注的新材料,吸引着世界各国科学家倾力研究。在保温绝热材料、隔音材料、红外线吸收材料、催化剂材料、环境保护材料等领域都有广泛用途。

发展:亟需低成本产业化

气凝胶是世界上密度最小、孔径为纳米量级的固体,种类繁多,主要有硅系、碳系、硫系、金属氧化物系、金属系等等。最早由美国科学工作者Kistler在1931年制得,近10年才开始利用超临界技术小规模生产。

(华星美科气凝胶是一种纳米技术)

 

气凝胶又被称为“终极保温绝热材料”、“超级海绵”,可用于捕捉空间粒子,生产耐高低温太空服、生产具有隐形、隔噪、防爆一体的航天器和军工产品,使用气凝胶生产新型网球拍的强度可提高10倍。正是因其具有的诸多优异性能,世界上主要国家都在投入巨资采用昂贵的技术设备生产气凝胶。但气凝胶制备工艺复杂、技术难度大、开发投资资金巨大但产量有限,使得目前仅在军工、航天、石油、体育用品等领域应用。

(气凝胶是一种10纳米粗细的玻璃泡沫气泡)

 

(气凝胶拥有强大的隔热功能)

 

应用:更多领域值得我们探索

不久前,气凝胶被国际顶级权威学术杂志《科学》列为十大热门科学技术之一,并称其为可以改变世界的多功能新材料,建筑节能、新能源、化工、安全生产、环保、航空航天、军工、体育用品等领域应用前景广阔。

一块重2.5公斤的砖块,由一块重2克的气凝胶支撑着)

(气凝胶是强度高强的)

(气凝胶相比它的重量而言是超强的)

(一块气凝胶的重量只有2克却能支撑一块重达2.5公斤的砖块,超过自身重量1000倍!)

从目前国内外应用领域来看,气凝胶已被应用于Cerenkov探测器、声阻抗耦合材料、催化剂及载体、高效隔热材料及制备高效储能电池等。

制备:华星美科技术已经取得重大突破

当前气凝胶在国内年产量大约在1000立方米到2000立方米之间,只能应用于重要的领域。为推动气凝胶在建筑节能领域的发展和得到更为广泛的应用,研究人员在经过研究后,创新性的设计了全新制备方法,经过试验,终于实现了用常规设备制备出性能优异的二氧化硅气凝胶的目标,攻克了二氧化硅气凝胶低成本产业化的世界技术难题。

二氧化硅气凝胶低成本产业化制备技术的实现,使制备二氧化硅气凝胶的设备投入与传统的超临界干燥技术所需的设备投入相比,成本降低了90%以上,所生产出来的气凝胶质量优异、性能稳定,同时生产设备的安全性大大提高。投资回报期也可由原来的10年以上降低至2年以内,低成本气凝胶可以使众多领域快速发展。

例如,在环境保护及化学工业方面,纳米结构的二氧化硅气凝胶由于孔洞大小分布均匀,气孔率高,可作为新型高效气体过滤材料。其次,气凝胶还可用作吸附材料,吸附CO2气体,吸附苯等化学有毒气体、炸药废水等。

(由于气凝胶的优质绝热性能,火焰高温未能将气凝胶上面的火柴点燃。)

在建筑领域,气凝胶保温毡、保温板应用将日趋普及,特别是含有气凝胶的建筑涂料,具有隔热、隔噪音、比重轻等特点,具有极为客观的市场潜力。气凝胶的产业化将带来节能领域的一场革命。

(华星美科气凝胶保温隔热)

(气凝胶板在OMSI屋顶,保持建筑温暖,让光线透过)

气凝胶的发展

 随着加入到这个领域的研究人员的增加,华星美科气凝胶科学技术有了快速发展。20世纪80年代初期,粒子物理学家认识到SiO2气凝胶将是气凝胶切连科夫计数器(Aerogel Cherenkov Counter)粒子鉴别器(见切连科夫效应)的理想介质材料,试验需要大量的透明SiO2气凝胶。

他们使用TMOS方法,制造了两个大探测器:一个是在德国汉堡的DESY实验室的TASSO探测器,使用了1700升气凝胶;另一个是欧洲粒子物理研究所(CERN)制造的探测器,使用了由瑞典隆德大学制备的1000升气凝胶。现在日本高能加速器研究机构B介子工厂的Belle实验侦测器中,也使用气凝胶切连科夫计数器。这个侦测器利用的气凝胶,介于液体与气体之低折射系数特性,以及其高透光度与固态的性质,优于传统使用低温液体或是高压空气的作法。

 气凝胶在太空侦测上,也有多种用途,在俄罗斯的和平号太空站和美国的火星探路者上都有用到这种材料。

(美国航天局使用气凝胶,因为它是很轻的。)

华星美科气凝胶90%以上都是纳米气孔,与常规隔热材料相比,可以在达到同样隔热效果的前提下降低一至几倍的厚度及重量,热导率随温度上升趋势远小于常规隔热材料。华星美科气凝胶酱料与普通玻璃纤维复合可以极大地提高玻璃纤维的隔热性能和耐温性,同时被赋予了如防水,可塑性等新的特征。

 (电子显微镜下扫描气凝胶的照片)

(微小气泡有着惊人的绝热效果,比玻璃纤维好40倍。)

用高新科技创造安全生活,我们华星美科一直致力于研发生产具有低碳、绿色、环保的前沿产品,努力相应国家的新政策新号召,引领同行业其他产业的进步,努力为全球人民开展一片新的天地,让未来的世界充满绿色,所以我司在气凝胶方面做了一系列的研究,在韩国,美国,中国以及日本拥有核心专利38项,在核心期刊上发表了数十篇论文。

以上是涂有华星美科气凝胶与普通气凝胶在做同样的耐火亲水性测试

华星美科气凝胶易成型

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