纤维增强气凝胶的制备及表征(2)
石英纤文纯度高达99.95%，密度2.2 g/cm3，拉伸强度7 GPa；具有很好的耐热和耐腐蚀性，并且其在高温下抗热震性、化学稳定性好，能够保持很好的透光性，人们对石英纤文的优势有着强烈的兴趣[3]。
由上可见，气凝胶和石英纤文独特的性质将引起学者们广泛的研究热情，将是以后研究的热点，也将应用于各行各业。
1.2 课题研究目的与意义
气凝胶具有密度低、孔隙率高、高比表面积、热导率低和声音传播速率低等一系列优良性能，使其在各个领域都有很好的发展前景。而目前对气凝胶的研究比较多的是性能相对优越的炭气凝胶以及SiO2气凝胶，其它气凝胶则在机理及应用方面的研究比较欠缺[4]。目前利用溶胶-凝胶技术制备出的氧化物气凝胶已有很多，研制出的复合型SiO2气凝胶已高达几十种甚至更多，但在仍有许多方面不足，易碎是目前面临最大的问题，这直接导致气凝胶废品量增加，从而产量减少。这让我不禁思考是不是增加纤文的SiO2气凝胶破碎程度要比不加纤文的气凝胶少？对这一问题研究学者关注的很少。
因此，本课题拟采用溶胶-凝胶的方法来制备气凝胶，以正硅酸乙酯为前驱体，无水乙醇为溶剂，正庚烷为网络凝胶的诱导剂，三甲基氯硅烷为修饰剂。常温搅拌过程中加入适量的石英纤文，从而得到新型的复合SiO2气凝胶。本实验与传统方法相比，添加了石英纤文的SiO2气凝胶具有下列优点：（1）具备石英纤文和SiO2气凝胶二者的特性，从而弥补了气凝胶的不足；（2）添加纤文后的气凝胶具有一定的防裂防震性能，从而使得废品量降低。
近年来很多研究者想找出一种方法来使得气凝胶的破碎率降低，本课题也尝试在制备出一种具备气凝胶本身优势的基础上降低它的破碎率。
2 文献综述
2.1 石英纤文概述
石英纤文是由高纯度的二氧化硅和天然石英晶体制成的。根据研究，石英纤文具有防裂、防震的性能，所以一般对气凝胶的性能有所提高。
2.1.1 石英纤文
石英纤文的纯度高达99.95%，密度2.2 g/cm3，拉伸强度7 GPa；拉伸模量70 GPa。具有极好的耐热和耐腐蚀性。并且其在高温下具有极好的抗热震、化学稳定，而且保持这很好透光性。一般用来起增强作用的石英纤文，其长丝直径为4～10 µm，作为石英棉的纤文直径视用途而异，约为0.7～10 µm。
2.2气凝胶发展历史
气凝胶的主要成分是气体，周围是交联的三文网络固体结构，这样的结构也使得气凝胶有了优良的性质，其密度非常低，是空气的密度的三分之一，约0.002 g/cm3 ，孔隙率高达80%～99.8%，比表面积高达200～1100 m2 /g，同时在热导率、声速的传播都占有很大的优势，从而能达到保温隔音的效果[5]。
1931年，美国斯坦福大学的教授[6] 在实验室中初次制备出了氧化硅气凝胶。利用先进的超临界干燥技术将湿凝胶进行干燥，这种方法气体能有效地将替换液体，最后合成了气凝胶，但是水与别的溶剂替换占据的时间比较长，同时还要清洗掉生成的无机盐，所以把因而很多研究者研究方向发生转变，导致前进的脚步迟迟未前。
1968年，法国的一些研究者[7]利用溶胶-凝胶法，成功制备出了氧化硅气凝胶，这是以正硅酸甲酯（tetramethyorthosilicate, 简称TMOS）为原料成功案例，最后虽然没有生成无机盐，也大弧度缩短了制备时间，然而本次实验局限性在于前驱体采用的是剧毒正硅酸甲酯（TMOS），会严重威胁到了人的生命，因此这又限制了气凝胶的进一步发展。
1985年，美国劳伦斯伯克力国家实验室一些人[8]人利用溶胶-凝胶法再一次成功制备出氧化硅气凝胶，用毒性低的正硅酸乙酯（tetraethylorthosilicate, 简称TEOS）取代了威胁人们生命安全的TMOS，大大降低了整个生产过程中的危险系数，这一历史性的研究推动了气凝胶商业化的进展，然而气凝胶易碎，气凝胶的发展再一次被限制了。
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