SiO2氣凝膠材料的制備、性能及其低溫保溫隔熱應用

張志華，王文琴，祖國慶，沈軍，周斌，連婭

SiO2氣凝膠材料的制備、性能及其低溫保溫隔熱應用

張志華，王文琴，祖國慶，沈軍，周斌，連婭

(同濟大學波耳固體物理研究所上海市人工微結構材料與技術重點實驗室，上海200092)

由于SiO2氣凝膠獨特的納米多孔結構，使其具有諸多其他材料所不能比擬的優異性能，比如極高的孔隙率和比表面積、極低的熱導率及密度等特性。這些優異的性能使得SiO2氣凝膠在高效保溫隔熱、隔聲等領域具有極大的應用潛力。本文闡述了SiO2氣凝膠的溶膠-凝膠制備過程及其機理，分別對SiO2氣凝膠的熱學、力學、光學和疏水性能的研究進展進行了概述，同時分析了氣凝膠的微觀結構與上述性能之間的關系，并介紹了SiO2氣凝膠在低溫保溫隔熱領域的應用現狀和前景。

SiO2氣凝膠;制備;低溫保溫隔熱;透光性能;疏水性

SiO2氣凝膠作為無定型納米多孔材料，其結構可控，具有連續的三維網絡結構。并且其密度在3-500mg/cm3之間可調［1］，是世界上密度最低的一種固體材料，孔隙率可達80%～99.8%［1］，孔徑尺寸在1～100nm之間，比表面積可高達1000m2/g［2］。由于獨特的納米多孔結構，其熱導率極低(常溫常壓下熱導率低達0.017W/(mK))［1］，是目前所知熱導率最低的固體材料。由于構成氣凝膠骨架的結構單元比可見光波長要小，因此還具有較好的透光性能。同時它又是無機材料，具有不燃或阻燃作用，在保溫隔熱領域具有廣泛的應用前景［3～5］。近年來，SiO2氣凝膠的研究越來越廣泛，在力學性能改善、微結構控制、降低成本、耐候性、熱學性能提高等方面取得了一系列顯著的進展［6～23］。……