硅气凝胶的制备及性能研究+文献综述(4)
强度低、脆性大是SiO2 气凝胶的缺点，这使它在压力下很容易被破坏(杨氏模量≤10MPa，断裂韧度≤0．8kPa/m，抗拉强度也在16kPa左右)。为了克服SiO2气凝胶的力学强度低的缺点，研究者采用复合材料的制备思路，制造出了既具有一定强度又具有优良的绝热性能的复合型超级绝热纳米材料。例如，添加纤文，制备纤文增强气凝胶隔热复合材料。只要控制好纤文的用量，所制备的材料可以大幅度改善气凝胶的力学性能并且不影响气凝胶的隔热效果。
纤文增强二氧化硅复合气凝胶是采用将一定量的纤文通过化学或机械混合的方法混合到气凝胶中，使最终得到得气凝胶既保持了气凝胶原有的优异性能，同时又具有一定机械强度。这种方法得到的纤文增强二氧化硅气凝胶的复合材料扩大了气凝胶的应用范围，实现了将气凝胶用于实际工程中的想法。国内外早已经有成功制备出这种复合材料的例子。例如：在1985年Wilkes等通过溶胶-凝胶法将聚二甲硅氧烷与硅玻璃复合，从而制备出了一种透明的纳米杂化材料。这种材料拥有别的材料所无法提供的性质。并且，在接下来的几十年里利用溶胶-凝胶法制备有机/无机复合纳米材料在陶瓷、有机无机化学、高分子化学和物理学等领域引起了广泛的关注。二氧化硅气凝胶的导热系数可达到0.013w/mk以下，常温下远低于空气的导热系数，它的隔热性能是所有固态材料中最好的，且密度低、防水阻燃、防酸碱、耐腐蚀、不易老化、使用寿命长的特性也是其他传统材料所无法比拟的，因此被称为超级隔热保温材料。但是二氧化硅气凝胶的力学性能也比较差，需要寻求一种新的制备方法来来提高它的力学性能。复合化是近年来人们所关注的一种制备纳米材料的方法。它在没有影响材料原有的优良性质比如好的隔热性能，极高的比表面积等情况下，提升了气凝胶的力学性质。通过此法制备的玻璃纤文增强材料强度虽然不高但是韧性好，可有效降低材料的脆性。
纤文密度较低但是具有较高的抗拉抗压强度，因此它被广泛作为增强体添加到材料中去。20世纪90年代以来，国内外许多科学工作者很多都利用了向气凝胶中添加不同种类的纤文增强气凝胶材料的韧性，改善它的脆性。例如：同济大学的王珏等在硅气凝胶中加入玻璃纤文，增加了硅气凝胶的弹性模量；Kelly E.P等在硅气凝胶中分别加入氧化硅、硼硅酸铝和三氧化二铝三种纤文，结果表明，加入的纤文能够在一定程度上抑制凝胶的干燥收缩率，提高样品的弹性模量；G.R.Cunnington等在气凝胶中加入了纤文，并从理论阐述和实验验证两个方面探讨了纤文复合气凝胶材料的热辐射性质。 R．Petrieevie等人把纤文掺杂到气凝胶中从而提高了气凝胶的稳定性；梁庆宣等提出用水镁石纤文作为增强相制得SiO2气凝胶复合隔热材料，获得得气凝胶复合材料同时具有较低的热导率和较高的强度。
2.2.2 SiO2气凝胶概述
SiO2气凝胶是一种密度比较小、热导系数和介电常数比较低、比表面积和孔洞率比较高、吸附性能好等特性的材料，这些特性使其在力学、声学、热学、光学等方面有极高的应用价值，受到世界各国科学家的广泛关注。SiO2气凝胶在航空航天、服装、军事、医学、电子通讯、建筑材料、冶金化工、农业等领域有着广阔的应用前景，可用于透明隔热保温材料、化工过滤、隔音材料、催化剂及其载体、吸附材料、低介电材料、传感材料、声阻抗耦合材料、太空尘埃搜集器、高能粒子探测器、药物缓释和传输材料等，被称为“改变世界的神奇材料”。SiO2气凝胶的立体结构图、理化参数表、应用领域
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