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          納米氣凝膠氈在國內外研究情況進展如何?

          發表時間:2016年9月9日 來源:www.rodrigojames.com 瀏覽量:813

          納米氣凝膠材料早在70年前就已經被發現,1931年美國加州太平洋大學的KistlerS采用超臨界干燥的方法將水凝膠中的水分去除,得到了第一份沒有收縮的納米氣凝膠氈,但早期的氣凝膠非常易碎,并且很昂貴,所以主要在實驗室里使用。直到10年前美國宇航局開始對這種物質感興趣,并讓其發揮了更為實際的用途,這種材料終于走出了實驗室。

          近年來,國外絕熱保溫材料發展明顯加快,由于整體納米技術的發展,又激發起了人們對納米隔熱材料的重視,美國和歐洲各國的研究異?;钴S,日本及韓國也進行了較多的開發。美國阿斯彭公司(ASPEN)對納米氣凝膠氈的研究較早,對納米氣凝膠隔熱機理認識比較深刻,主要針對柔性納米氣凝膠氈的開發和應用。但是,美國納米氣凝膠氈對中國卻是完全禁用的。

          國內的同濟大學、廈門大學、北京科技大學對納米氣凝膠氈也有研究,但都僅限于基礎研究領域。浙江的紹興市納諾高科有限公司率先將納米氣凝膠氈產業化,但該公司在生產過程中要用到價格昂貴的有機硅作為原料,同時還要應用投資較大的超臨界技術,因此生成的納米氣凝膠氈價格非常昂貴(高達2000~3000元/kg),限制了其使用范圍。

          目前,如何優化和改善納米氣凝膠氈的生產工藝,降低生產成本,是納米氣凝膠氈大面積成功應用于建筑材料的關鍵?;谏鲜鲅芯磕繕?,一直致力于高效節能、防火安全的建筑保溫體系開發的北京建筑材料科學研究總院有限公司,近幾年通過與國際知名的氣凝膠保溫氈生產商技術合作,利用水玻璃作為原料,摒棄超臨界干燥等復雜工藝而選用常溫常壓干燥的技術制備納米氣凝膠氈,極大地降低了納米氣凝膠氈的制造成本(30~50元/kg),使得納米氣凝膠氈在建筑材料領域的大面積應用成為了可能。納米氣凝膠氈經過玻璃纖維等耐熱纖維骨架復合后,將成為最好的固體保溫隔熱材料。

          以下將超臨界干燥技術與常溫常壓干燥技術2種技術進行比較。超臨界(SuperCritical)干燥技術工藝的不足與缺點主要表現為,現有的生產技術是使用離子交換樹脂,采用SuperCritical生產技術設備,具有高溫、高壓的危險隱患,生產設備費用高,初期投資(設備,原料)費用高,不能連續生產,生產時間周期長,超臨界干燥工藝見圖2所示。

          常溫常壓干燥技術工藝則不使用任何離子交換樹脂,脫水/防水化的工藝變成一個階段(即干燥過程中脫水與疏水同時進行),提高了效率,工程進度時間也縮短不少,常溫常壓下生產所需時間是4~5h(原工藝需要100h以上),具備持續性大量生產的能力;減少利用防水化材料,程序費用減少了;以水玻璃為原料,成本較低,成品具有價格競爭優勢,僅為原來的1/10~1/8。常溫常壓干燥技術工藝見圖3。

          2種工藝過程迥異,但制備的納米氣凝膠氈性能卻基本一致,2種工藝制備的納米氣凝膠氈技術指標比較見表2所示。由此可以看出,常溫干燥工藝技術具有很好的創新性,生產出的產品性能能夠滿足需要,且具有較高的性價比。

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