氣凝膠被認為是最輕的固體,具有絕佳的保溫效果。二氧化硅氣凝膠是制備最簡單也是應用最廣泛的一類,其以空氣為主要成分,無定形態的二氧化硅為基本骨架,具有低密度、低熱導率、低折射率、低聲速性、高孔隙率、高光透過性以及高比表面積等性質,在力學、熱學、電學、光學、聲學等方面均可表現出獨特的性能,在眾多領域有著廣闊的應用前景。
各類二氧化硅氣凝膠涂料的制備過程大致相同,但加入的顏填料、助劑等配方不同會導致制成的二氧化硅氣凝膠涂料在主要功能上產生差異,目前比較常見的發展方向有隔熱、防火、吸附、光催化、隔音等。
隔熱涂料
二氧化硅氣凝膠的納米孔和三維網狀結構破壞了基質的熱量傳導路徑,限制了空氣分子的自由流動,抑制了空氣的對流傳導,無限多的孔壁具有“無窮隔熱板效應”,形成了熱輻射的反射面和折射面,最大限度地抑制了輻射導熱。因此,將二氧化硅氣凝膠用于隔熱涂料中可使涂膜的隔熱效果得到很大提升,有效降低熱量傳輸和能耗,改善環境。
防火涂料
二氧化硅氣凝膠屬于難燃性物質,具有極低的導熱系數,涂敷在可燃性基材表面可有效阻止熱量傳遞,降低火焰溫度,提高被涂基材的耐火極限,降低基材可燃性,延滯甚至阻止火災蔓延,可被用來保護建筑物、器材設備以及人員等的安全。
吸附涂料
二氧化硅氣凝膠具有納米多孔網絡結構,內表面積巨大,且表面原子數眾多,缺少相鄰的原子與之結合,因而其表面原子具有很高的化學活性,對有機溶劑和有機物質有著超強的吸附能力。二氧化硅氣凝膠吸附涂層可循環利用,具備優越的發展潛力,被廣泛用于空氣凈化、污水處理、醫藥過濾、海水淡化、水蒸氣吸附等領域。
耐高溫涂料
二氧化硅氣凝膠可在900℃以下保持良好的多孔網絡結構特性,但在900℃以上會出現燒結現象,孔結構遭到破壞。因此,為保證二氧化硅氣凝膠在超高溫度下能夠維持原有的納米孔網絡結構,保持低熱導率和高孔隙率,一般會通過摻雜其他耐高溫材料來制備耐高溫復合材料。二氧化硅氣凝膠耐高溫涂料厚度薄、可絕熱,常用于高溫爐、發動機部位、高溫蒸汽管道、石油裂解設備和冶金行業的金屬高溫防護等領域。
光催化涂料
二氧化硅氣凝膠光催化涂料在一定波長光的照射下會發生催化反應,具有殺菌消毒、凈化空氣等作用。二氧化硅氣凝膠特殊的性質使建立高效催化降解體系、實現氣凝膠的高層次利用成為可能,也為研究二氧化硅氣凝膠材料對污染物的光催化機理和新的應用領域提供了理論依據。
隔音吸聲涂料
二氧化硅氣凝膠具有大量微小的連通孔隙,聲波可沿著孔隙深入內部,與二氧化硅氣凝膠發生摩擦作用而將聲能轉化為熱能,從而達到隔音效果。但目前較少單獨使用二氧化硅氣凝膠作吸音材料,一般是與其他材料復合制成吸聲材料,或將二氧化硅氣凝膠涂層涂覆在其他吸音材料表面上制成吸聲效果更強的隔音材料。
二氧化硅氣凝膠作為涂料的重要組成部分可使涂料具備隔熱、防火、吸附、耐高溫、光催化和隔音吸聲等特殊功能,它的品質在很大程度上會影響到涂料的性能。
來源:粉體圈
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