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氣凝膠是一種內(nèi)含大量空氣、低密度、高孔隙率的輕質(zhì)納米多孔非晶固體材料,其中二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的突出性能,已大規(guī)模替代傳統(tǒng)保溫材料。而硅溶膠的基本成份是無定型的二氧化硅,多以膠團形態(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,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,是二氧化硅氣凝膠作為制備原料的不錯的選擇!
硅溶膠在氣凝膠上有以下應(yīng)用:
1. 作為硅源制備氣凝膠:
降低成本:相比傳統(tǒng)的正硅酸乙酯等硅源,硅溶膠價格相對低廉,使用硅溶膠作為硅源可以降低氣凝膠的原材料成本,有利于氣凝膠的大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。
工藝適應(yīng)性:硅溶膠可以在較為溫和的條件下參與反應(yīng),其在制備過程中不需要像正硅酸乙酯那樣復(fù)雜的水解和縮聚條件控制,操作相對簡單,能夠適應(yīng)不同的制備工藝要求。
2. 改善氣凝膠的結(jié)構(gòu)和性能:
增強力學(xué)性能:硅溶膠中的二氧化硅膠粒在水解縮合后可以形成凝膠組織的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),干燥后能形成耐高溫、高強度的結(jié)合點,為氣凝膠的孔隙結(jié)構(gòu)提供可靠的力學(xué)支撐,增強氣凝膠的機械強度,減少內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)在養(yǎng)護過程中的塌陷。
調(diào)控孔隙結(jié)構(gòu):硅溶膠中的二氧化硅膠體粒子自身帶有較大的比表面積,可以影響氣凝膠的孔隙結(jié)構(gòu),在一定程度上增加氣凝膠的比表面積和孔隙率,從而提高氣凝膠的吸附性能、隔熱性能等。
3. 用于氣凝膠的復(fù)合改性:
與其他材料復(fù)合:將硅溶膠與其他材料如氧化石墨烯等進行復(fù)合,可以制備出具有特殊性能的復(fù)合氣凝膠。例如,氧化石墨烯/二氧化硅復(fù)合氣凝膠微球,兼具了氧化石墨烯的優(yōu)異性能和二氧化硅氣凝膠的多孔結(jié)構(gòu),在吸附、催化等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。
表面改性:利用硅溶膠對氣凝膠進行表面改性,可以改善氣凝膠的表面性質(zhì),如提高氣凝膠的疏水性、增強其與其他材料的相容性等,進一步拓展氣凝膠的應(yīng)用范圍。
4. 在氣凝膠涂料中的應(yīng)用:以氣凝膠粉體為基礎(chǔ)制備氣凝膠涂料時,硅溶膠可以作為粘結(jié)劑或添加劑,提高涂料的穩(wěn)定性、附著力和耐候性等性能。
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