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二氧化硅氣凝膠的熱學特性及其應用

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二氧化硅氣凝膠的熱學特性及其應用

  二氧化硅氣凝膠的熱學特性及其應用_二氧化硅氣凝膠是一種合成的無定形硅膠,與結晶硅膠顯著不同。硅膠分子由一個硅原子和兩個氧原子構成。硅膠有兩種基本形式:無定形硅膠和結晶硅膠。如果硅膠分子排列整齊并且形成可重復樣式,則為結晶硅膠。如果硅膠分子排列不整齊,則為無定形硅膠。

  二氧化硅氣凝膠又被稱作藍煙、固體煙,是目前已知的輕的固體材料,也是迄今為止保溫性能好的材料。因其具有納米多孔結構(1~100nm)、低密度(3~250kg/m3)、低介電常數(1.1~2.5)、低導熱系數(0.013~0.025W/(m?k))、高孔隙率(80~99.8%)、高比表面積(500~1000m2/g)等特點,在力學、聲學、熱學、光學等諸方面顯示出獨特性質,在航天、軍事、石油、化工、礦產、通訊、醫用、建材、電子、冶金等眾多領域有著廣泛而巨大的應用價值,被稱為改變世界的神奇材料。

  氣凝膠的納米多孔結構使它具有絕熱性能,其熱導率甚至比空氣還要低,空氣在常溫真空狀態下的熱導率為0.026W/(mk),而氣凝膠在常溫常壓下的熱導率一般小于0.020W/(mk),在抽真空的狀態下,熱導率可低至0.004W/(mk)。氣凝膠之所以具有如此良好的絕熱特性與它的高孔隙率有關。熱量的傳導主要通過三種途徑來進行,氣體傳導,固體傳導,輻射傳導。在這三種方式中,通過氣體傳導的熱量是很小的,因此大部分氣體都具有非常低的熱導率。常用的絕熱材料都是多孔結構,其正是利用了空氣占據了固體材料的一部分體積,從而降低了材料整體的熱導率。

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