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        Al2O3-SiO2氣凝膠隔熱材料的研究進(jìn)展

        2018-05-31 11:00:05邢志祥汪李金張淑淑顧凰琳
        安全與環(huán)境工程 2018年3期

        邢志祥,汪李金,錢 輝,張淑淑,張 瑩,顧凰琳,張 新

        (1.常州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院,江蘇 常州 213164;2.江蘇省特種安全防護(hù)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心中心主任室,江蘇 泰州 225300)

        隨著社會的不斷發(fā)展,易燃易爆化學(xué)品的應(yīng)用也越來越廣泛,成為人類生活中不可缺少的一部分。但這些化學(xué)品在為人類生活、生產(chǎn)帶來方便的同時,也給社會帶來了一定的危險性?;瘜W(xué)品儲罐周圍一旦發(fā)生火災(zāi),在高溫環(huán)境的影響下儲罐內(nèi)介質(zhì)的溫和壓力會迅速升高,同時儲罐的強(qiáng)度會迅速下降,在一定條件下儲罐會發(fā)生破裂和爆炸[1-6]。例如2015年6月12日南京德納化工廠內(nèi)環(huán)氧乙烷裝置起火,導(dǎo)致附近3個1 000 m3的醇類儲罐發(fā)生爆炸,造成大量財產(chǎn)損失和環(huán)境污染。為了阻隔外部熱量向儲罐內(nèi)傳遞,保證儲罐內(nèi)部的安全性,越來越多的人們開始研究將隔熱材料應(yīng)用在儲罐上。

        目前國內(nèi)在儲罐上使用的隔熱材料主要是一些傳統(tǒng)的隔熱材料如巖棉等,其工藝成熟,有較強(qiáng)的隔熱性能,但其密度和導(dǎo)熱系數(shù)較高,已無法滿足當(dāng)今社會對儲罐高效隔熱的需求。自1931年美國斯坦福大學(xué)Kistler[7]首次合成氣凝膠起,氣凝膠因其具有超低密度(可低至0.002 g/cm3)、高孔隙率(可高達(dá)99.8%)、高表面積(高達(dá)200~1 100 m2/g)、低導(dǎo)熱系數(shù)[可低至0.015W/(m·K)]等優(yōu)異性能,在儲罐隔熱材料領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而在眾多氣凝膠產(chǎn)品中,Al2O3-SiO2氣凝膠既可以提高Al2O3氣凝膠的高溫穩(wěn)定性,又可以彌補(bǔ)SiO2氣凝膠使用溫度低的缺陷,是理想的高溫隔熱材料。因此,本文主要介紹Al2O3-SiO2氣凝膠隔熱材料的制備方法、隔熱機(jī)理及其發(fā)展趨勢。

        1 Al2O3-SiO2氣凝膠隔熱材料的制備方法

        目前制備Al2O3-SiO2氣凝膠一般采用的方法是溶膠-凝膠法,主要分為三步:第一步是溶膠凝膠階段,主要通過反應(yīng)得到溶膠,處理后得到濕凝膠;第二步是濕凝膠的老化;第三步是對所得到的濕凝膠進(jìn)行干燥。溶膠-凝膠法制備氣凝膠的過程[8-9],詳見圖1。

        圖1 溶膠-凝膠法制備氣凝膠的過程示意圖Fig.1 Schematic diagram of aerogel prepared by sol-gel method

        1. 1 Al2O3-SiO2濕凝膠的制備

        目前Al2O3-SiO2濕凝膠的制備方法是首先采用有機(jī)金屬鹽或無機(jī)鹽作為前軀體,經(jīng)水解和縮聚反應(yīng)制備Al2O3溶膠和SiO2溶膠,然后將兩者混合,在助凝劑的作用下形成凝膠。

        1.1.1 鋁源、硅源的選擇

        (1) 鋁源的選擇。制備Al2O3溶膠[10]可選擇的鋁源主要為有機(jī)金屬鹽和無機(jī)鹽兩大類。有機(jī)金屬鹽類有仲丁醇鋁(ASB)和異丙醇鋁(ATB)等,無機(jī)鹽類有六水氯化鋁(AlCl3·6H2O)和九水硝酸鋁[Al(NO3)3·9H2O]等。其中,有機(jī)金屬鹽類鋁源在制備過程中水解速度快,交聯(lián)度高,制備所得的氣凝膠產(chǎn)品性能良好,但是水解速度過快不利于把握凝膠時間,可能會產(chǎn)生沉淀,且價格昂貴;而無機(jī)鹽類鋁源的價格便宜,使用簡便,制備工藝條件容易控制,易于實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

        (2) 硅源的選擇。制備SiO2溶膠[11]可選擇的硅源種類多樣,如水玻璃、正硅酸甲酯(TMOS)和正硅酸乙酯(TEOS)等,但目前較常用的是有機(jī)金屬鹽類,其具有易溶解和純度高等優(yōu)點(diǎn),其中TMOS和TEOS較常用。雖然TMOS作為硅源制備出的氣凝膠性能優(yōu)越,但TMOS本身具有毒性,出于實驗安全和綠色化學(xué)的考慮,目前使用最為廣泛的是TEOS。

        1.1.2 水和溶劑對制備工藝的影響

        水(H2O)是Al2O3-SiO2濕凝膠制備所需的反應(yīng)物之一,因此H2O的含量對制備工藝的影響巨大,直接關(guān)系到最終氣凝膠的性能。當(dāng)H2O/TEOS的摩爾比在4~6之間時,最終得到的氣凝膠樣品性能良好;當(dāng)H2O的量太多或者太少,凝膠在干燥過程中收縮率都會變大,并且氣凝膠的密度也會受到影響[12]。當(dāng)H2O/Al的摩爾比超出25~100的范圍時,H2O的量太多會導(dǎo)致不能凝膠或者凝膠不完全;H2O的量太少會使得鋁源水解不夠充分,從而導(dǎo)致凝膠骨架結(jié)構(gòu)太狹窄[13]。

        溶劑的選擇對于Al2O3-SiO2濕凝膠的制備也很重要[14-15]。當(dāng)選擇TEOS作為硅源時,會選擇乙醇(EtOH)作為溶劑。當(dāng)選擇有機(jī)鋁鹽作為鋁源時,則會選擇相應(yīng)的醇作為溶劑,例如選擇異丙醇鋁(ATB)作為鋁源,則選擇異丙醇作為溶劑;如果選擇無機(jī)鋁鹽作為鋁源,則選用綠色無毒的乙醇作為溶劑。但是,溶劑的量也不能太多,否則會嚴(yán)重影響凝膠過程。

        1. 2 Al2O3-SiO2濕凝膠的老化

        濕凝膠形成后,其性質(zhì)和結(jié)構(gòu)仍將繼續(xù)發(fā)生變化,這個過程稱為老化。老化過程包括縮聚、脫水收縮、晶粒粗化和相轉(zhuǎn)變四個變化。其中,縮聚增加了凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的連通性和分形維數(shù),熱處理可增加縮聚的速率,從而加快老化的速度;脫水收縮是凝膠的一種自發(fā)收縮,在這個過程中液體從孔內(nèi)排出;晶粒粗化過程中隨著再溶解和再沉淀的發(fā)生,凝膠的比表面積減?。浑S著老化過程的進(jìn)行,受溶劑、溫度等因素影響,凝膠會發(fā)生體積相轉(zhuǎn)變,發(fā)生收縮,并在老化過程中,縮聚、脫水收縮、晶粒粗化、相轉(zhuǎn)變可單獨(dú)或者同時進(jìn)行。老化一般是將濕凝膠浸泡在一定配比的H2O/EtOH、TEOS/EtOH等溶液中進(jìn)行,老化溫度一般為50~70℃[16],而老化的時間則從幾十分鐘到幾天不等,但一般不少于24 h。目前關(guān)于老化時間的長短對于氣凝膠性能影響的研究報道較少。

        1. 3 Al2O3-SiO2濕凝膠的干燥

        Al2O3-SiO2氣凝膠是由Al2O3-SiO2濕凝膠干燥而得,Al2O3-SiO2濕凝膠的干燥方法主要有超臨界干燥、常壓干燥等。

        1.3.1 Al2O3-SiO2濕凝膠的超臨界干燥

        目前較成熟的Al2O3-SiO2濕凝膠干燥方法是超臨界干燥工藝,該工藝旨在通過對壓力、溫度的控制,使溶劑在干燥過程中能達(dá)到其自身的臨界點(diǎn),并在不引起凝膠收縮和骨架結(jié)構(gòu)破壞的前提下,實現(xiàn)濕凝膠向氣凝膠的轉(zhuǎn)變。目前常用的超臨界干燥介質(zhì)以CO2、乙醇等為主[17-23],表1列出了幾種常見干燥介質(zhì)的臨界溫度和壓力。由于干燥介質(zhì)不同及其臨界壓力和溫度的差異,會對氣凝膠的微觀結(jié)構(gòu)造成一定的影響,例如以異丙醇和甲基叔丁基醚(MTBE)為干燥介質(zhì)得到的樣品物相中含有銳鈦礦晶相,而以六氟異丙醇(HFIP)和CO2為干燥介質(zhì)得到的樣品物相均為非晶態(tài)相[24]。

        表1 幾種干燥介質(zhì)的臨界溫度和壓力Table 1 Critical temperature and pressure of several drying medium

        Osaki等[25]以異丙醇鋁和TEOS為主要原料,采用超臨界干燥方法制備得到的Al2O3-SiO2氣凝膠具有較好的高溫穩(wěn)定性能,該氣凝膠經(jīng)1 200℃熱處理后,其比表面積仍能維持在47 m2/g。

        Horiuchi等[26]以催化劑載體為背景,選用異丙醇鋁和四乙氧基硅烷為前軀體,采用超臨界干燥方法制備出Al2O3-SiO2氣凝膠,該氣凝膠經(jīng)1 200℃高溫處理后,其比表面積為150 m2/g,而在1 400℃高溫下,其比表面積仍保持在30 m2/g。

        Aravind等[27]以TEOS和勃姆石為主要原料,采用超臨界干燥方法制備出氧化鋁含量分別為15%、25%的Al2O3-SiO2氣凝膠,該氣凝膠經(jīng)1 200℃煅燒后,其比表面積分別達(dá)88 m2/g、70 m2/g。

        馮堅等[28]以仲丁醇鋁(ASB)和TEOS為前軀體,在不同的Al/Si摩爾比情況下,以甲醇(MeOH)、冰醋酸和水為催化劑,結(jié)合超臨界干燥技術(shù)制備出Al2O3-SiO2氣凝膠。經(jīng)試驗結(jié)果表明:當(dāng)硅含量為6.1wt%~13.1wt%時,抑制了Al2O3-SiO2氣凝膠的相變,其耐溫性能明顯優(yōu)于純Al2O3氣凝膠,該氣凝膠在1 000℃高溫下,其比表面積為339~445 m2/g,在1 200℃高溫下,其比表面積為97~116 m2/g,但對氣凝膠在更高溫度(超過1 200℃)下的耐溫性能并未進(jìn)行表述。

        劉旭華[15]以AlCl3·6H2O和TEOS為前軀體,在不同的Al/Si摩爾比情況下,經(jīng)過超臨界干燥技術(shù)(干燥介質(zhì)為CO2)制備出Al2O3-SiO2氣凝膠。經(jīng)試驗結(jié)果表明:超臨界干燥法制備得到的Al2O3-SiO2氣凝膠的最佳的工藝條件為n(Al)∶n(Si)=3∶1、n(EtOH)∶n(H2O)∶n(TEOS)=16∶16∶1、n(PO)∶n(TEOS)=11∶1,凝膠時間為32 min;該氣凝膠為收縮率為8.1%和密度為0.015 g/cm的白色柱狀固體;其比表面積為848 m2/g,平均孔徑為14.4 nm;常溫下熱導(dǎo)率為0.010 5 W/(m·K);而經(jīng)過800℃熱處理后,其比表面積為332 m2/g,熱導(dǎo)率為0.141 W/(m·K)。

        吳曉棟等[29-30]以TEOS和AlCl3·6H2O為原料,經(jīng)超臨界干燥制備的Al2O3-SiO2氣凝膠在1 200℃煅燒后的比表面積最低可保持在43 m2/g,最高達(dá)120 m2/g。

        巢雄宇等[31]以仲丁醇鋁和TEOS為原料,硝酸為催化劑,經(jīng)超臨界干燥方法(干燥介質(zhì)為乙醇,壓強(qiáng)為7.0 MPa,溫度為270℃)制備出Al2O3-SiO2氣凝膠。經(jīng)試驗結(jié)果表明:超臨界干燥法制備得到的Al2O3-SiO2氣凝膠呈現(xiàn)白色不透明塊狀,無裂紋;隨著硅含量的增加,氣凝膠的熱穩(wěn)定性會先升后降,當(dāng)Al/Si比為8∶1時,熱穩(wěn)定性最好;經(jīng)1 200℃熱處理后仍有很多θ-Al2O3相,而1 300℃處理后氣凝膠能保持完整,無裂紋產(chǎn)生,比表面積仍能保持在55 m2/g。

        雖然超臨界干燥方法能制備出性能優(yōu)良、穩(wěn)定性好的Al2O3-SiO2氣凝膠,但由于該方法所需設(shè)備價格昂貴、工藝控制條件極其嚴(yán)苛,且具有一定的危險性,因此不利于氣凝膠的規(guī)?;a(chǎn)。

        1.3.2 Al2O3-SiO2濕凝膠的常壓干燥

        出于費(fèi)用、設(shè)備和安全等方面考慮,一些研究者認(rèn)為常壓干燥是實現(xiàn)氣凝膠工業(yè)化生產(chǎn)的探索方向。

        常壓干燥是將經(jīng)水解和縮聚形成的Al2O3-SiO2濕凝膠,通過溶劑替換,即利用表面張力小的有機(jī)溶劑替換醇凝膠中表面張力相對大的水,能夠減小濕凝膠孔隙中的毛細(xì)壓力(表2介紹了幾種常用溶劑20℃時的表面張力值[16]),然后將其浸泡在表面改性劑所配制的溶液中,如二甲基二氯硅烷(DMDCS)、甲氧基三甲基硅烷(TMMS)、三甲基氯硅烷(TMCS)等,從而完成疏水—R基團(tuán)取代凝膠中的羥基(—OH)基團(tuán)[32-34]。經(jīng)過表面改性后的濕凝膠,可以在常壓下用普通烘干設(shè)備進(jìn)行干燥,避免了使用高溫(高壓)等昂貴設(shè)備,使得氣凝膠材料的規(guī)?;a(chǎn)成為可能。

        表2 幾種常用溶劑在20℃時的表面張力值Table 2 Surface tension of several common solvents at 20℃

        Aravind等[35]采用常壓干燥法制備出Al2O3-SiO2氣凝膠,并研究了Al/Si比和pH值對凝膠時間和凝膠結(jié)構(gòu)的影響。

        郭亞琴[36]以AlCl3·6H2O和TEOS為原料,經(jīng)水解、縮聚和PO助凝后,形成凝膠,經(jīng)過異丙醇置換和三甲基氯硅烷表面改性后,分別在60℃、80℃、100℃下逐級升溫干燥,制備出Al2O3-SiO2氣凝膠。經(jīng)試驗結(jié)果表明:當(dāng)Al/Si摩爾比為3∶1時,該氣凝膠的比表面積達(dá)到最大值703.51 m2/g,孔體積達(dá)到最大值2.685 cc/g,顆粒尺寸均勻分布,孔徑分布范圍相對較窄,熱導(dǎo)率達(dá)到0.039 W/(m·K),經(jīng)過1 200℃熱處理后,其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)依然完整。

        Ji等[37]以Al(NO3)3·9H2O和TEOS為前軀體,經(jīng)水解、縮聚和PO助凝以及在干燥控制劑甲酰胺作用下,常壓制備出塊狀A(yù)l2O3-SiO2氣凝膠。試驗結(jié)果表明:該氣凝膠的比表面積為233.12~481.79 m2/g,密度為0.35~0.5 g/cm3,經(jīng)過1 000℃熱處理30 min后,其比表面積仍為226.89~360.01 m2/g。

        由于常壓干燥所采用的溶劑、表面處理方法等不同,得到的氣凝膠樣品會在孔體積、孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積等方面存在差異。常壓干燥與超臨界干燥得到的氣凝膠樣品的性質(zhì)也會有所不同[38],但不影響其在高溫下的性能。而常壓干燥方法所需時間較長,如何在不影響其使用性能的情況下通過改進(jìn)其工藝條件,縮短其制備時間,是當(dāng)前研究者對Al2O3-SiO2氣凝膠常壓制備的熱門研究方向之一。

        2 Al2O3-SiO2氣凝膠的隔熱機(jī)理

        Al2O3-SiO2氣凝膠的熱量傳遞主要由固相傳熱、氣相傳熱以及輻射熱傳導(dǎo)3種方式共同完成(不考慮固相傳熱與氣相傳熱之間的耦合效應(yīng))[39-40],可以通過下式表示:

        λ=λ1+λ2+λ3

        (1)

        式中:λ、λ1、λ2、λ3分別表示氣凝膠的總熱導(dǎo)率[W/(m·K)]、固相熱導(dǎo)率[W/(m·K)]、氣相熱導(dǎo)率[W/(m·K)]、輻射熱導(dǎo)率[W/(m·K)]。

        2. 1 固相傳熱

        固相傳熱主要取決于氣凝膠骨架結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成, 其傳熱過程可看成是聲子在氣凝膠骨架中的傳播?;诼曌訑U(kuò)散模型,固相熱導(dǎo)率λ1與氣凝膠的密度和聲速有關(guān),其表達(dá)式為[41]

        (2)

        式中:λs為氣凝膠骨架熱導(dǎo)率[W/(m·K)];ρ、ρs分別為氣凝膠的實際密度和骨架密度(g/cm3);v、vs分別為氣凝膠的實際密度和骨架密度所對應(yīng)的縱向聲速(m/s)。

        λ1=C·ρα

        (3)

        式中:α為標(biāo)度系數(shù),其值一般大于1,可由試驗測得;C為常數(shù),其值可由試驗測得。

        2. 2 氣相傳熱

        氣凝膠材料中氣相傳熱包括氣相熱傳導(dǎo)和氣相熱對流。由于氣凝膠的孔徑大部分小于空氣分子的平均自由程(約為70 nm),因此對流傳熱效應(yīng)可忽略不計,氣相傳熱僅需考慮氣體分子之間的熱傳導(dǎo)。氣凝膠中氣相傳熱可采用Kaganer等提出的公式來計算[41]:

        (4)

        式中:π為氣凝膠孔隙率(%),其值可由試驗測得;λg為自由空間內(nèi)的氣體熱導(dǎo)率[W/(m·K)],其值可由試驗測得;β為與氣體種類和溫度相關(guān)的常數(shù),約為2;Kn為Knudsen數(shù),表示氣孔內(nèi)氣體流態(tài)的物理量,一般由下式計算:

        (5)

        其中:lg為氣體分子平均自由程(nm),約為70 nm;D為氣凝膠的孔徑(nm),可由試驗測得。

        2. 3 輻射傳熱

        輻射傳熱是一種非接觸式的傳熱方式。在溫度較低時, 輻射傳熱不明顯,可忽略不計; 但是當(dāng)外界溫度高于600℃時,輻射傳熱將在總的熱導(dǎo)率中占主導(dǎo)。Al2O3-SiO2氣凝膠的輻射熱傳導(dǎo)可按下式計算[44]:

        (6)

        式中:n為氣凝膠的有效折射系數(shù),約等于1;Tm為平均溫度(℃);δ為Stefan-Boltzmann常數(shù),其值為5.67×10-8W/(m2·K4);e*為氣凝膠紅外消光系數(shù)(m2/kg),其值由試驗測得;ρ為氣凝膠的密度(g/cm3)。

        3 Al2O3-SiO2氣凝膠的發(fā)展趨勢

        3. 1 降低Al2O3-SiO2氣凝膠的熱導(dǎo)率

        由Al2O3-SiO2氣凝膠的隔熱機(jī)理可知,如降低Al2O3-SiO2氣凝膠熱導(dǎo)率需從固相、氣相以及輻射熱導(dǎo)率三個方面進(jìn)行。

        因氣凝膠固相熱導(dǎo)率與其密度相關(guān),因此可以通過降低氣凝膠材料的密度來實現(xiàn)降低其固相熱導(dǎo)率的目的。但降低氣凝膠的密度也會導(dǎo)致其骨架強(qiáng)度的降低,因此在實際生產(chǎn)中,可通過調(diào)整原料配比及制備工藝,選擇適宜的密度,使氣凝膠固相熱導(dǎo)率與骨架強(qiáng)度之間達(dá)到平衡。

        根據(jù)氣相傳熱機(jī)理可知,降低氣凝膠的孔隙率或縮小孔徑能降低其氣相熱導(dǎo)率,但孔隙率降低的同時,也會導(dǎo)致氣凝膠固相熱導(dǎo)率的增加。目前常利用減小自由分子之間碰撞的幾率來達(dá)到降低氣凝膠氣相熱導(dǎo)率的目的。

        當(dāng)處于高溫環(huán)境時,輻射熱導(dǎo)率在總的熱導(dǎo)率中占主導(dǎo),因此減小輻射熱導(dǎo)率是降低Al2O3-SiO2氣凝膠熱導(dǎo)率的有效途徑。根據(jù)輻射傳熱機(jī)理可知,增加氣凝膠的消光系數(shù)是最有效的降低氣凝膠的輻射熱導(dǎo)率的方法之一。目前最常用的方法是在氣凝膠中引入遮光劑,如SiC、炭黑、TiO2、FeTiO3、Fe3O4等,以提高氣凝膠的消光系數(shù),進(jìn)而降低氣凝膠的熱導(dǎo)率[44~49]。如Xu等[50]以聚碳硅烷(PCS)、二甲苯(DMB)、莫來石纖維氈制備SiC纖維,并將其加入到Al2O3-SiO2溶膠中,經(jīng)超臨界干燥(介質(zhì)乙醇,溫度260℃,壓強(qiáng)10 MPa)方法制備出SiC/Al2O3-SiO2復(fù)合氣凝膠。經(jīng)試驗結(jié)果表明:當(dāng)二甲苯溶液中聚碳硅烷含量為10%時,制備的SiC纖維消光系數(shù)最高為56 m2/kg,且在1 000℃高溫下,SiC/Al2O3-SiO2復(fù)合氣凝膠的熱導(dǎo)系數(shù)為0.049 W/(m·K),小于未添加SiC纖維的氣凝膠的熱導(dǎo)系數(shù)0.062 W/(m·K),表明SiC纖維能增強(qiáng)Al2O3-SiO2氣凝膠的高溫隔熱性能。

        3. 2 增強(qiáng)Al2O3- SiO2氣凝膠的力學(xué)強(qiáng)度和柔韌性

        Al2O3-SiO2氣凝膠在具備諸多優(yōu)點(diǎn)的同時,有些致命的缺陷限制了其廣泛應(yīng)用,即機(jī)械強(qiáng)度低、力學(xué)性能差、脆性較大。為了擴(kuò)大氣凝膠的使用范圍,越來越多的研究者開始著手關(guān)于增強(qiáng)Al2O3-SiO2氣凝膠力學(xué)強(qiáng)度和柔韌性方面的研究。

        目前研究中主要通過在氣凝膠中添加纖維、碳顆?;蛱技{米管以及硬硅酸鈣等來改善氣凝膠的力學(xué)性能。如劉旭華等[51]分別以碳納米管(CNTs)、莫來石纖維氈作為增強(qiáng)體,制備出Al2O3-SiO2氣凝膠復(fù)合材料。經(jīng)試驗結(jié)果表明:純Al2O3-SiO2氣凝膠的壓縮強(qiáng)度為0.76 MPa,而在CNTs添加量為1.5%時,其壓縮強(qiáng)度提高了10.5倍,達(dá)到8.59MPa,可見CNTs能顯著提高Al2O3-SiO2氣凝膠的力學(xué)強(qiáng)度;莫來石纖維氈能增強(qiáng)Al2O3-SiO2氣凝膠的柔韌性,其彎曲強(qiáng)度為0.98 MPa、彎曲模量為114.9 MPa,同時莫來石纖維氈還能降低Al2O3-SiO2氣凝膠的高溫?zé)釋?dǎo)率,當(dāng)環(huán)境溫度為1 050℃時,其熱導(dǎo)率僅為0.098 W/(m·K),而純Al2O3-SiO2氣凝膠的熱導(dǎo)率在800℃時就已達(dá)到0.141 W/(m·K)。

        4 結(jié) 語

        Al2O3-SiO2氣凝膠具有高孔隙率、高比表面積、低導(dǎo)熱系數(shù)等優(yōu)良性能,在儲罐等高溫隔熱行業(yè)將會具有廣泛的應(yīng)用前景。但目前關(guān)于Al2O3-SiO2氣凝膠隔熱材料的研究大多都是針對其制備工藝,尤其是超臨界干燥法,而對其常壓干燥方法制備、高溫隔熱性能、增強(qiáng)增韌工藝以及實際應(yīng)用方面的研究相對較少。就目前的研究結(jié)果來看,改變制備工藝或摻雜添加劑改性等方法對簡化其常壓制備時間、提高其高溫隔熱性能以及增強(qiáng)增柔的效果仍不十分理想。Al2O3-SiO2氣凝膠如何進(jìn)一步簡化制備工藝和提高其高溫隔熱性能及力學(xué)強(qiáng)度,并擴(kuò)大其使用范圍,已成為其未來應(yīng)用研究的方向之一,具有十分重要的實際意義。

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