气凝胶粉在材料使用中都有哪些特点

时间:2022-08-17作者:

  气凝胶粉由于其高孔隙率,在力学、热学、电学、光学、声学等方面表现出独特的性能,如低折射率、低热导率、低声阻抗等是普通固体材料所不具备的物理性能。气凝胶粉材料在使用中有哪些特点?

  1、机械性能

  由于气凝胶粉的高孔隙率,其力学性能表现出很高的脆性和脆性。从下面我们可以发现,一般方法制备的气凝胶确实是“易碎的”。

  2、热性能

  在多孔材料中,主要有四种传热方式:固体传热、气体传热、气体对流传热和辐射传热。由于气凝胶粉具有纳米孔结构,其传热机理不同于传统的多孔绝热材料。

  固体热传导是微粒在材料中的热运动所产生的热传递。与普通绝热材料相比,由于骨架颗粒直径小,颗粒间接触面积小,传热路径复杂。形象地说,固体热传导在一般的保温材料中可以说是畅通的“高速公路”,而在气凝胶中走的是曲折的“羊道”。因此,固体导电性很小。

  3、声学性能

  气凝胶粉的多孔网络结构具有超低密度,使得声波在气凝胶中的传播速度比普通固体材料慢得多。此外,声波在气凝胶中的传播速度也与气凝胶的弹性模量有关。

  4、光学特性

  气凝胶粉多孔纳米材料具有独特的光学性质。例如,通过调整碳气凝胶的孔结构,可以制备出“超级黑”材料。

  5、电气性能

  (1)导电性

  碳气凝胶粉结合了碳材料的导电性和气凝胶的多孔结构,是电学领域应用最广泛的气凝胶材料。通常用于超级电容器和锂离子电池电极材料的研究。碳气凝胶用于电极材料时,通常需要一些活化处理,如CO2活化和KOH活化。这两种方法可以进一步提高气凝胶的比表面积。

  (2)介电性能

  随着集成电路技术向小型化方向发展,对电路器件的特征尺寸提出了减小的要求,这将导致电路中互连延迟、串扰和功率损耗的增加,从而降低电路的性能。气凝胶的超高孔隙率具有许多独特的介电性能,如超低介电常数、超高介电强度、微波频率域低介电损耗等。因此,采用SiO2气凝胶等低介电常数的介电材料可以有效地解决这些问题。

  6、吸附催化性能

  气凝胶粉的多孔网络结构和超高比表面积使其具有比传统多孔材料更好的吸附催化性能,在废水处理和储氢方面具有良好的应用前景。此外,几乎所有的催化氧化物都可以制成气凝胶,这将大大拓展气凝胶在催化领域的应用范围。