气凝胶 515120910202 杨嘉伟
515120910202 杨嘉伟
目录 1.简介 2.历史发展 3制备过程-超临界流体干燥技术 4.特性 5.相关应用
目录﹕ 1.简介 2.历史发展 3.制备过程-超临界流体干燥技术 4.特性 5.相关应用
1简介 气凝胶 英文aerogel,又称为干凝胶。当凝胶脱去大部 分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多， 或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外 表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。如 明胶、阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。气凝胶 也具凝胶的性质，即具膨胀作用、触变作用、离 浆作用。 气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度很小 的固体之一。密度为3千克每立方米。一般常见 的气凝胶为硅气凝胶
气凝胶﹕ 英文aerogel，又称为干凝胶。当凝胶脱去大部 分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多， 或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外 表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。如 明胶、阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。气凝胶 也具凝胶的性质，即具膨胀作用、触变作用、离 浆作用。 气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度很小 的固体之一。密度为3千克每立方米。一般常见 的气凝胶为硅气凝胶
1:简介 气凝胶的种类很多，有硅系，碳系，硫系，金属氧化物 系，金属系等等。 气凝胶因为密度极低，目前最轻的气凝胶仅有0.16毫克每 立方厘米，比空气密度略低，所以也被叫做“冻结的烟” 或“蓝烟
气凝胶的种类很多，有硅系，碳系，硫系，金属氧化物 系，金属系等等。 气凝胶因为密度极低，目前最轻的气凝胶仅有0.16毫克每 立方厘米，比空气密度略低，所以也被叫做“冻结的烟” 或“蓝烟”
2,历史发展 世界上第一个气凝胶产品是1931年制备出的。 当时，美国加州太平洋大学的Kistler提出要 证明一种具有相同尺寸的连续网络结构的固体 “凝胶” Kistler研究的第一个凝胶是通过硅酸钠的酸性 溶液浓缩制备的SO2凝胶，然而却没有成功。 Kistler再尝试首先用水充分洗涤二氧化硅凝胶( 从凝胶中去掉盐)，然后用乙醇交换水，通过把 乙醇变成超临界流体并使它跑掉，第一个真正 的气凝胶形成了
世界上第一个气凝胶产品是1931年制备出的。 当时，美国加州太平洋大学的Kistler提出要 证明一种具有相同尺寸的连续网络结构的固体 “凝胶” Kistler研究的第一个凝胶是通过硅酸钠的酸性 溶液浓缩制备的SiO2凝胶，然而却没有成功。 Kistler再尝试首先用水充分洗涤二氧化硅凝胶( 从凝胶中去掉盐)，然后用乙醇交换水，通过把 乙醇变成超临界流体并使它跑掉，第一个真正 的气凝胶形成了
2.历史发展 1968年Nicolaon和Teichner直接采用有机 醇盐制备醇凝胶，大大缩短了超临界流体 干燥过程的周期； 1985年Tewarif使用c02作为超临界流体 介质使超临界温度大大降低，提高了设 备的安全可靠性，才使超临界流体干燥 技术迅速的向实业化阶段迈进。 孟山都公司超临界乙醇制备气凝胶
1968年Nicolaon和Teichner直接采用有机 醇盐制备醇凝胶，大大缩短了超临界流体 干燥过程的周期； 1985年Tewari使用CO2作为超临界流体 介质使超临界温度大大降低，提高了设 备的安全可靠性，才使超临界流体干燥 技术迅速的向实业化阶段迈进
3制备过程 硅源溶液 水解形成胶粒 OHOH (1)将醇凝胶置于超临界流体干燥的 OHOH 00 张胶 00 (1.1000nm) 干压容器中，通过控温器将其温度降 胶粒凝酸 低； 固体 (2)打开C02钢瓶的减压阀，从高压容 凝胶 器上部通入C02,随着C02气体的不断通 液体 入C02达到了液气两相平衡，其中下层 老化 固体 是液态CO2此时凝胶中的乙醇溶剂可逐 湿凝胶 步被液态CO2完全取代； 液体 干燥 体 气凝胶 气体
（1）将醇凝胶置于超临界流体干燥的 干压容器中，通过控温器将其温度降 低； （2）打开CO2钢瓶的减压阀，从高压容 器上部通入CO2，随着CO2气体的不断通 入CO2达到了液气两相平衡，其中下层 是液态CO2此时凝胶中的乙醇溶剂可逐 步被液态CO2完全取代；
3.制备过程 硅源溶液 (3)以一定的速率升温，液体CO2开始逐渐膨 水解形成胶粒 OHOH 胀，压力首先达到临界压力继续升温通过释放 OH 00 OH OH- 00 00 溶胶 少量的C02,保持压力不变，最终达到预先所 (1.1000mj 0 胶粒凝酸 选择的临界温度，即达到临界状态； 固体 (4)在临界状态保持一定的时间，使凝胶孔 凝胶 隙中的液体达到全部转化成临界液体，然后保 液体 持临界温度不变的情况下，通过排气阀缓慢释 固体 放出干燥介质的CO2流体，直达到常压为止； 湿凝胶 (5)在C02释放过程中体系沿着临界等温线变 化，临界流体不会逆转为液体，因而可在无液 体表面张力的条件下将凝胶分散相驱除，当温 气凝胶 度降至室温时，即制得气凝胶。 气体
（3）以一定的速率升温，液体CO2开始逐渐膨 胀，压力首先达到临界压力继续升温通过释放 少量的CO2，保持压力不变，最终达到预先所 选择的临界温度，即达到临界状态； （4）在临界状态保持一定的时间，使凝胶孔 隙中的液体达到全部转化成临界液体，然后保 持临界温度不变的情况下，通过排气阀缓慢释 放出干燥介质的CO2流体，直达到常压为止； （5）在CO2释放过程中体系沿着临界等温线变 化，临界流体不会逆转为液体，因而可在无液 体表面张力的条件下将凝胶分散相驱除，当温 度降至室温时，即制得气凝胶
超临界流体干燥技术 优势 超临界流体干燥技术有一个显着的特点就是在干燥过程中， 可以将残存的被脱除溶剂最大限度的移出材料。同时，因超临 界条件下不存在表面张力，即干燥被干燥物料不存在因毛细管 表面张力作用而导致的微观结构的改变，因此可以得到粒径很 小分布均匀的药物颗粒，所制备气凝胶性能优异 0 超临界干燥的另一特点是干燥温度低，因此不破坏任何有效 成分
优势﹕ 超临界流体干燥技术有一个显着的特点就是在干燥过程中， 可以将残存的被脱除溶剂最大限度的移出材料。同时，因超临 界条件下不存在表面张力，即干燥被干燥物料不存在因毛细管 表面张力作用而导致的微观结构的改变，因此可以得到粒径很 小分布均匀的药物颗粒，所制备气凝胶性能优异。 超临界干燥的另一特点是干燥温度低，因此不破坏任何有效 成分
4.特性 1.低热导率：气凝胶是一种轻质纳米多孔材料，其纤细的纳米多孔网络 结构使其能够有效限制固态热传导和气态热传导。 2.透明或半透明：硅气凝胶的折射率接近1，对入射光几乎没有反射损失 可用作轻质反射器背衬材料。 3低介电常数，高介电强度：有机气凝胶和金属氧化物气凝胶，是非常 优异的介电体，可用作高压絶缘材料。 4.低声速特性：理想的声学延迟或高效隔音材料
1.低热导率﹕气凝胶是一种轻质纳米多孔材料，其纤细的纳米多孔网络 结构使其能够有效限制固态热传导和气态热传导。 2.透明或半透明﹕硅气凝胶的折射率接近1，对入射光几乎没有反射损失 ，可用作轻质反射器背衬材料。 3.低介电常数，高介电强度﹕有机气凝胶和金属氧化物气凝胶，是非常 优异的介电体，可用作高压絶缘材料。 4.低声速特性﹕理想的声学延迟或高效隔音材料