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即在超臨界狀態下,氣體和液體之間不再有界面存在,而是成為界于氣體和液體之間的一種均勻的流體,這種流體逐漸從凝膠體中排出。由于不存在氣一液界面,也就沒有表面張力作用,因此就不會引起凝膠體的收縮和結構的破壞。
但由于超臨界干燥需要高溫和高壓條件,如水的臨界溫度是274.1℃,壓力22.04MPa;乙醇的臨界溫度是239.4℃,壓力8.09MPa;因此很難進行大規模制作。目前只有NASA用此種方法與陶瓷纖維做成復合絕熱瓦應用于飛機上。
其它僅僅停留在實驗室的研究上,還沒有商品化的產品。現在,一種比較流行的研究方法是通過表面改性來降低其表面張力。一般用基氯硅烷、聚硅氧烷(PDMS)等,使凝膠表面硅烷基化。這樣減小了毛細管表面張力,因而可減小凝膠在干燥過程中的收縮和開裂,使得干燥能在常壓下進行。
另外還采取摻入粘結劑的方法來增加其骨架強度。不過這些方法的使用會降低該種材料的一些隔熱效果。用溶膠一凝膠法制作的納米氣凝膠氈可以做到壁薄孔勻和絡結構,因此性能優越,但是成本比較高。(2)模壓燒結法納米氣凝膠氈的另一種做法是采用具有鏈狀結梅的超細SiO2微粉為主要原材料,進行模壓加工成一定的形狀。
柔性氣凝膠隔熱氈,可應用于管道、飛機、汽車等保溫體系中。氣凝膠復合隔熱材料由于具有超級隔熱性能,可在、石化等重要領域使用。總之,應用氣凝膠隔熱復合材料將有很廣闊的前景。目前,氣凝膠隔熱材料的價格比較昂貴,隨著現代制備的不斷發展,成本進一步降低,其應用領域將越來越廣。
1)轉爐使用納米隔熱板后,外殼溫度降低了48℃,轉爐出鋼溫度平均了7℃,這就為轉爐降低出鋼溫度了充分的條件;同樣冶煉條件下,礦石等冷料加入量由30.11kg/t到32.23kg/t,噸鋼冷料加入量增加了2.12kg。2)鋼包使用納米隔熱板與反射絕熱板對比發現,納米隔熱板明顯了鋼包的隔熱效果和鋼水溫節能與環保9度,鋼包LF爐出站溫度在降低5℃情況下出站,仍然能夠滿足中間包連鑄生產鋼水的溫度需要。
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納米氣凝膠氈經過玻璃纖維等耐熱纖維骨架復合后,將成為的固體保溫隔熱材料。以下將超臨界干燥與常溫常壓干燥2種進行比較。常溫常壓干燥工藝見圖3。2種工藝過程迥異,但制備的納米氣凝膠氈性能卻基本一致,2種工藝制備的納米氣凝膠氈指標比較見表2所示。
納米氣凝膠氈是一種結構可控的納米多孔輕質材料,它具有納米結構(孔洞1~100nm,骨架顆粒為1~20nm)、表面積大(可達800~1000m2/g)、孔洞率高(可高達80%~99.8%)等特點。納米氣凝膠氈獨特的結構特性使得氣凝膠在熱學、電學、聲學、光學等方有奇異的性能。
納米氣凝膠氈的導熱系數可達到0.013W/(m.K)以下,遠低于常溫下空氣的導熱系數0.025W/(m.K),是所有固態材料中隔熱性能的一種,且密度低、防水阻燃、綠色環保、防酸堿、耐腐蝕、不易老化、使用壽命長,是其他材?。
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