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气凝胶玻璃的性能、制备及应用

气凝胶玻璃是指玻璃之间夹板状或粒状透明二氧化硅气凝胶的复合玻璃制品。气凝胶玻璃用作窗玻璃,其隔热性能是双层玻璃窗的4倍以上,二氧化硅气凝胶是直径为1nm的二氧化硅微粒呈不规则格子状排列的多孔质材料,气孔率在90%以上,具有轻量化、超微粒子的瑞利散射小、透明度高、孔径10nm、可忽略对流影响等特点,是具有与静止空气相同低热导率的透明材料(见下表)。

氧化硅气凝胶的性能

密度/(g/cm3): 0.01~0.5

折射率:1.01~1.06

导热率/[w/(m.k)] :约0.02

抗弯强度/(kgf/cm2):<5

杨氏模量/(kgf/cm2):<20

比表面积/(m2/g):>500

注:1 kgf/cm2=98.0665kPa。

制备透明、轻质的气凝胶,首先要制成凝胶,然后用超临界干燥法将凝胶转化成气凝胶。超临界干燥有两种方法,一是乙醇超临界条件下的干燥方法,二是二氧化碳超临界条件下的干燥方法。在超临界条件下干燥凝胶的体积基本上不发生变化。改变前驱体溶液中二氧化硅的浓度,可获得不同密度的透明凝胶。

气凝胶窗主要用于抑制空气的对流,是空气层呈蜂窝状,因而比双层窗的隔热性能更好。为进一步提高隔热效果,对气凝胶中间层抽真空,可将通过单位面积气凝胶窗的热传量减至单片时的1/10。


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