实盘股票杠杆平台 【解说】气凝胶
气凝胶因其极高的隔热性能而备受关注。其高隔热性能源于其内部拥有大量微细孔结构，且其体积的90%以上由空气组成。1931年，史蒂文·基斯特勒成功地利用硅胶（凝胶状的二氧化硅）等几种凝胶材料合成了气凝胶，之后人们开始研究是否可以用其他原料合成气凝胶，并不断进行生产。如今，气凝胶已广泛应用于工厂管道、汽车、航空航天设备、住宅、服装等的隔热材料。此外，凭借其广泛的表面积，气凝胶也被用作CO2吸附剂、催化剂和电池材料等。
优异的隔热性能
气凝胶的经典定义是：“将湿凝胶内部的液体替换为空气的多孔材料，特别是其干燥方法为超临界干燥。”然而，近年来，在国际学术界普遍认为“没有单一的定义”，并且通常用“具有较高孔隙比例且均匀的多孔结构的多孔材料”来广泛指代气凝胶。
近来，人们常常将主要具有孔径为几十纳米的微细连通孔，且孔隙率在50～90％以上的多孔材料称为气凝胶。也就是说，指的是体积的大部分是空隙（孔隙）这种松散状态的物质。
展开剩余73%典型的气凝胶结构
气凝胶具有两个显著特点：一是超过静止空气的高隔热性，二是相对于体积而言的表面积较大。
利用其隔热性能的应用包括高温工厂管道、汽车、航空航天设备、住宅和服装等。由于气凝胶可用作一种轻、薄、紧凑的隔热材料，因此在燃油效率是主要考虑因素的交通领域中备受关注。此外，由于气凝胶的表面积很大，能够吸附物质或与物质发生反应，因此也被广泛用于CO2吸附剂、催化剂和电池材料等领域。
早期气凝胶实际应用面临的问题
最典型的气凝胶是二氧化硅（SiO2）气凝胶。气凝胶的孔隙越小、越均匀，就越透明。由于二氧化硅气凝胶比其他原料更均匀，因此可以制备高度透明、既能透光又能隔热的组件。
二氧化硅气凝胶也存在易碎、难弯曲等问题。当施加外力时，气凝胶很容易失去形状并破碎成粉末。因此，还需要改善其柔韧性和耐用性。在实际应用中，通过将其与泡沫聚合物或水泥混合制成复合材料，或将其加工成薄片或面板形态，已经在各种设备和设施中得到了应用。此外，除了二氧化硅，由其他原料制成的气凝胶的研发也在不断推进。
气凝胶的优缺点
超临界干燥法合成多孔材料
气凝胶的基本制备方法是“超临界干燥法”。为了形成气凝胶所特有的众多孔隙，需要将湿凝胶内部的液体在不使孔隙塌陷的情况下转化为气体并去除。超临界干燥法通过将液体部分转变为超临界流体（既具有气体和液体的性质，且没有气液界面），然后转化为气体的方法，避免了孔隙塌陷的主要原因——界面张力的作用。
此外，还有“常压干燥法”和“冷冻干燥法”。冷冻干燥法是一种通过避免三相点（气体、液体和固体共存的热力学平衡点）来使固体升华的方法。然而，这种方法可能导致孔隙变得较大，并且通过这种方法制得的物质，有些并不能称为气凝胶。
气凝胶的制备方法
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发布于：北京市