气凝胶隔热材料前景如何(气凝胶保温隔热材料基本知识)

导语：气凝胶隔热材料｜ACS Nano：制备出高机械性能气凝胶隔热材料

相比传统的隔热材料，气凝胶的导热系数更低，具有更优异的隔热性能。作为一种可再生天然高分子聚合物，生物质成为制备气凝胶材料的理想原料。

通过无机物杂化生物质聚合物复合气凝胶，在保证气凝胶优异的隔热保温特性的基础可提升其机械力学性能。中南大学蒋崇文、赵复兴团队介绍了一种生物质明胶(GA)基气凝胶共凝胶的制备方法及其隔热应用。

该设计方法利用埃洛石纳米管(HNTs)提高气凝胶的力学强度和热稳定性，通过与聚乙烯亚胺(PEI)和(3-缩水甘油酯氧基丙基)-三甲氧基硅烷(GPTMS)化学交联和低温物理凝胶的共凝胶手段增强HNTs与GA的界面相互作用，结合冷冻干燥技术制备出低成本、环境友好的HNTs/GA复合气凝胶。在本设计方法中，共凝胶法使GA与HNTs之间形成均匀的化学键和氢键，HNTs在复合气凝胶中表现出良好的分散性和相容性。下图展示了该材料的制备过程、机械力学性能以及隔热性能等。

图1. (a) HNTs/GA复合气凝胶的制备过程示意图；(b) 不同形状的HNTs/GA复合气凝胶的照片；(c) 立在花蕊上面的HNTs/GA复合气凝胶的照片；(d) HNTs/GA复合气凝胶承受1.5kg水热反应釜照片。

图2. (a) 未交联的HNTs/GA气凝胶的应力-应变曲线；(b) GA气凝胶和HNTs/GA气凝胶在轴向的应力-应变曲线；(c) GA气凝胶和HNTs/GA复合气凝胶的最大抗压模量和抗压强度；(d) HNTs/GA气凝胶与文献报道的气凝胶材料比模量对比；(e) HNTs/GA复合气凝胶在径向的压缩应力-应变曲线；(f) HNTs/GA复合气凝胶在50%固定应变下的压缩循环曲线。

图3. (a) 纯GA气凝胶和HNTs/GA复合气凝胶的密度以及纯GA气凝胶和HNTs/GA复合气凝胶的孔隙率；(b) GA气凝胶和HNTs/GA复合气凝胶的轴向和径向热导率；(c) HNTs/GA复合气凝胶与类似气凝胶的材料热导率与密度对比；(d) HNTs/GA复合气凝胶可能的热传递机制。(e) HNTs/GA复合气凝胶保温层的实物照片。

图4. (a) 放在固定热源表面的HNTs/GA复合气凝胶的温度测试示意图；(b) HNTs/GA复合气凝胶上下表面的温度随时间变化的曲线；(c) 复合气凝胶在不同时间的红外热像图；(d) 不同厚度的HNTs/GA复合气凝胶在稳定后放置在固定热源上30分钟的红外热像图。

内容源自今日论文

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