气凝胶制备的关键:超临界干燥

本文介绍了气凝胶材料的性质和应用领域;论述了气凝胶的生产过程,对其关键技术干燥步骤的特点、原理和工艺进行了讨论,重点阐述了超临界干燥技术在气凝胶生产过程中作用。

1、气凝胶概述

气凝胶是一种固体相和孔隙结构均为纳米量级的无机非晶体多孔材料。气凝胶独特的多孔纳米结构使得它在宏观上表现出纳米材料特有的界面效应和小尺寸效应,同时具有低折射率、低介电常数、低传声速度、低传热系数等优异的性质。气凝胶材料以其优异的结构性能在隔热隔声材料、催化剂及催化剂载体材料、废气吸附材料、光学材料等等诸多其他领域都有着非常广泛的应用。qnl 01

2、气凝胶的干燥

目前,最为常用的干燥方法分为以常压干燥或冷冻干燥法,以及超临界干燥,下面主要介绍一下超临界干燥。超临界干燥方法,是指在高于临界温度和压力的条件下,凝胶中的溶剂被替换成特定的超临界流体,再通过先降压再降温的方式将凝胶孔径中的超临界流体转化为气体,得到干燥后的气凝胶。目前常用的超临界干燥方法分为两种:高温超临界干燥和低温超临界干燥。

3、结语和展望

使用大量的有机溶剂和改性剂,其某些参数可以符合气凝胶的要求,但是,总是不可能获得与超临界干燥所获得的气凝胶相同性能的材料。严格地讲,只有用超临界干燥法制备的材料,才是真正意义上的气凝胶(aerogel),而常压干燥或冷冻干燥法制备的材料只能算“类气凝胶(aerogel-like)”材料。超临界干燥技术现在和将来都是气凝胶制备的主流干燥方法。随在超临界二氧化碳干燥工艺和设备的进步,这一清净和节能的特种干燥技术,将在大规模的气凝胶生产过程中得到越来越多的应用。