纳米颗粒调控二氧化硅气凝胶微观结构及强化机理研究

Silica aerogel materials as efficient insulation materials in energy saving have broad application prospects. Since the network structure of silica aerogel is connected together by a three-dimensional siloxane bond polycondensate, a weak covalent bond strain itself determines the brittleness and low strength of the aerogel. The project intends to join nanoparticles in the process of aerogel prepared to form a network skeleton composed of many particle-colloid-particle structures, which own greater strength and can reinforce the aerogel. By changing conditions such as the types of nanoparticles, size, morphology and content, research the changes of aerogel network skeleton structure and pore structure. Analyze the influence of nanoparticles on the macroscopic strength from the microstructure of aerogel materials, to clarify the role of nanoparticles in gel mechanism. Implementation of aerogel materials to strengthen not only expand the application range of aerogel materials, at the same time using nanoparticles control aerogels microstructure also has important academic significance.

二氧化硅气凝胶材料作为高效隔热材料在节能方面有广阔的应用前景，由于二氧化硅气凝胶的网络结构是通过硅氧键连接而成的三维缩聚物，共价键本身的弱应变性决定了气凝胶材料的脆性和低强度。本项目拟在气凝胶制备的过程中加入纳米颗粒，形成强度更大的颗粒-胶体-颗粒组成的网络骨架结构，实现气凝胶材料的强化。改变纳米颗粒种类、尺寸、颗粒形貌及含量等条件，研究气凝胶网络骨架结构及孔结构等微观结构的变化。从微观结构上分析纳米颗粒对气凝胶材料的宏观结构强度的影响，阐明纳米颗粒在凝胶中的作用机理。实现气凝胶材料的强化不仅扩大了气凝胶材料的应用范围，同时利用纳米颗粒调控气凝胶微观结构这项研究工作也具有重要的学术意义。

二氧化硅气凝胶材料作为高效隔热材料在节能方面有广阔的应用前景，由于二氧化硅气凝胶的网络结构是通过硅氧键连接而成的三维缩聚物，共价键本身的弱应变性决定了气凝胶材料的脆性和低强度。本项目拟在气凝胶制备的过程中加入纳米颗粒，形成强度更大的颗粒-胶体-颗粒组成的网络骨架结构，实现气凝胶材料的强化。.以纳米氧化铝与正硅酸乙酯为原料，经溶胶-凝胶技术和超临界干燥制备出了复合气凝胶块体材料，所制备的纳米孔材料具有两级孔分布的结构特点，骨架结构包含有200～400nm的大孔，以及大量位于其孔壁上的5～30nm的介孔。该项目利用纳米氧化铝颗粒改善和提高气凝胶材料力学性能，研究了原材料中纳米颗粒对其所形成气凝胶网络结构、孔隙率及孔径分布的影响，从微观上分析强度的影响因素。.以纳米氧化铝与正硅酸乙酯经溶胶-凝胶技术和常压干燥制备出了复合气凝胶块体材料，骨架结构包含有大量的5～30nm的孔及部分100～500nm的大孔。得到的纳米孔材料均具有良好的纳米孔网络结构，是一种高孔隙率纳米孔材料。.以二甲基一氯硅烷为硅源，乙醇为溶剂，利用常压干燥技术制备出了柔性的疏水的二氧化硅气凝胶材料，气凝胶块体密度仅为~0.2g/cm3，样块是一种高孔隙率并且具有一定网络结构的纳米多孔材料。 .开发的纳米孔超级隔热材料，性能优良，市场前景好，具有良好的推广应用前景。