SiO2气凝胶增强增韧方法研究进展

SiO2气凝胶的轻质纳米多孔网络结构使其在热学、声学、光学及电学等领域具有广阔的应用前景,但强度低和韧性差的缺点很大程度上限制了其应用发展.分析了SiO2气凝胶的主要力学性能指标和提高其强度的两种途径(控制制备工艺参数与材料复合法),讨论了这两种增强途径的最新研究进展.通过控制制备工艺参数获得结构均匀的SiO2气凝胶,并采用材料复合技术进一步提高SiO2气凝胶的强韧性能,可望获得结构稳定并具有良好强韧性的SiO2气凝胶材料.     

粉煤灰制备SiO_2气凝胶及其复合材料的研究进展

气凝胶材料因其具有独特的性能而成为当今国际新材料领域的研究热点。简要分析了我国目前的粉煤灰利用状况,详细综述了国内外利用粉煤灰为硅源,采用溶胶-凝胶法和常压干燥法制备SiO2气凝胶材料的研究进展,列举了SiO2气凝胶在各个领域的应用现状,指出了当前研究中存在的问题以及未来的研究方向,并展望了利用粉煤灰制备SiO2气凝胶材料的研究与应用前景。     

SiO2气凝胶薄膜的性能、应用与制备方法

SiO2气凝胶薄膜是一种纳米轻质材料,具有高孔隙率、低密度、低热导率、低声传播速度、低介电常数、高比表面积、透明等优异性能,在热学、光学、声学、微电子、航空航天、化学化工等领域具有广阔的应用前景.介绍了SiO2气凝胶薄膜的性能与应用,并对其制备方法进行了综述和评价.     

SiO_2气凝胶力学性能的影响因素及改善方法

SiO2气凝胶的纳米多孔网络结构使其在热学、声学、光学、电学等领域具有广阔的应用前景,但其强度低和韧性差限制了发展和应用。对SiO2气凝胶力学性能的表征方法进行了概述,综述了制备工艺参数(如溶液酸碱度、组分配比、反应温度及时间、后处理工艺、干燥工艺等)对SiO2气凝胶网络结构及力学性能影响的研究进展,并介绍了材料复合法用于改善SiO2气凝胶力学性能的研究进展。     

疏水SiO_2气凝胶的常压制备及应用进展

阐述了常压制备疏水SiO2气凝胶的关键技术,综述了表面后处理法、原位法等常压制备疏水SiO2气凝胶的工艺措施,介绍了疏水SiO2气凝胶在电磁学、光学、原子核物理等领域的应用现状,指出疏水处理可明显提高SiO2气凝胶的性能(低介电常数、高激光损伤阈值和耐环境能力等),从而拓宽了SiO2气凝胶的应用范围,最后展望了疏水SiO2气凝胶的发展和应用前景。     

超级绝热材料SiO2气凝胶的制备及应用

介绍了超级绝热材料SiO2气凝胶的特殊纳米结构和超级绝热性能,对SiO2气凝胶新的制备方法和应用前景进行了综述,并指出SiO2气凝胶的未来研究重点和方向。     

SiO2气凝胶柔性保温隔热薄膜

由SiO2气凝胶、聚酰亚胺和镀铝层(SiO2／PI／Al)组成的柔性多层薄膜具有很好的保温隔热特性和广泛的应用前景。采用溶胶-凝胶方法制备的SiO2气凝胶具有很高的气孔率和很低的体积密度，尝试了在溶胶-凝胶过程申先酸性后碱性的二步法催化．使孔洞率提高到97％，体积密度降低为50kg／m^3，成为优秀的保温隔热的主体材料。选择柔性耐温隔热的聚酰亚胺作为骨架材料，并用真空蒸发镀制上金属铝膜与多孔SiO2气凝胶复合成保温隔热薄膜。当薄膜叠加到10层时其保温隔热效果可提高5倍。     

环境气压干燥制备多孔SiO2气凝胶的研究进展

阐述了环境气压干燥技术制备SiO2气凝胶的原理,综述了近几年环境干燥技术采取的工艺措施和研究状况,并综合评述了SiO2气凝胶的环境干燥制备及其应用前景.     

ICF实验用气凝胶类材料的研究及应用进展

概述了当前气凝胶类材料在ICF实验中的应用情况.针对传统的SiO2气凝胶、有机及碳气凝胶、金属氧化物气凝胶的制备原理、方法以及相关的改性工艺进行了介绍,并对未来将会出现在ICF实验中的金属泡沫材料的制备方法的可行性进行了分析和预测;同时还对气凝胶类材料在ICF实验用特殊靶形(平面调制箔靶、柱状冲击波内爆管以及双壳层填充靶等)的应用及其相关微装配工艺进行了介绍;并对气凝胶类材料在未来ICF实验中的应用前景给予了进一步展望.     

利用离子液体制备无机气凝胶的研究进展

气凝胶具有三维纳米多孔网络结构,独特的结构使它具有低密度、高比表面积和高孔隙率等性质以及低热导率、低介电常数和低声传播速率等性能,在隔热、介电、隔声、催化、吸附等领域具有广阔的应用前景.然而,溶剂-凝胶法作为目前制备气凝胶最成熟、应用最广的技术,需要使用大量的有机溶剂,严苛而危险的超临界干燥工艺进一步推高了成本,限制了气凝胶的大规模工业化生产和应用,因此,降低成本和在常压干燥条件下制备高比表面积的块状气凝胶是气凝胶产业急需解决的问题.离子液体被称为21世纪的绿色溶剂,具有低蒸气压、低表面张力、高催化性和高溶解性等特殊性质.离子液体与气凝胶材料的发展几乎同步,但直到2000年两种材料才产生交集.离子液体作为模板剂具有微观结构导向作用,使纳米孔结构均一化,其不挥发性和低表面张力保证了老化和常压干燥过程中纳米孔结构不会因毛细管力而坍塌破坏,另外其催化作用可以缩短凝胶时间.因此,离子液体为常压干燥合成气凝胶提供了新的工艺路线.目前,有关借助离子液体制备 SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、SiO2-TiO2复合气凝胶、炭气凝胶等无机气凝胶的探索均已展开,其中制备 SiO2气凝胶的研究最多,涉及工艺、微观结构、掺杂和应用等方面.通过常压干燥可获得比表面积高达677 m2/g 的块状气凝胶,通过选用不同的离子液体还可以控制纳米孔的微观形貌,所得 SiO2气凝胶产物在电化学、生物、吸附等领域有较高的应用潜力.利用离子液体替代有机溶剂可以使得到的TiO2气凝胶不经煅烧即含有锐钛矿相,通过金属原子 Ag、Fe、Ge等掺杂改性,可进一步提高锐钛矿相的结晶度,提升其光催化性能.利用离子液体制得的 SiO2-TiO2复合气凝胶具有一定强度和良好的光催化活性.此外,除在传统的溶胶-凝胶法中用作模板剂或催化剂外,离子液体还可作为新型的炭源用于制备炭气凝胶,即通过熔盐法高温炭化裂解离子液体"自上而下"直接制备.这种方法可以制备杂原子在原子水平上均匀分布的功能化炭气凝胶,无需制备有机气凝胶前驱物,极大缩短制备周期,并且炭气凝胶产物的比表面积相对更高,得到了科研界的广泛关注.     

气体种类对CVD法制备碳纳米管的影响研究

以甲烷(CH4)和丙烷(C3H6)为碳源气,以纳米级NiO/SiO2气凝胶为催化剂,采用化学气相沉积法(CVD),在合适的工艺条件下,制备出碳纳米管.通过XRD、TEM、BET吸附等手段对制得的碳纳米管进行了表征,考察气体种类对碳纳米管的影响.结果表明:采用两种碳源气制备的碳纳米管,其形貌和结构均有所不同.由CH4制备的碳纳米管长径比大,管壁光滑,形貌规整;而由C3H6制备的碳纳米管,产物中有少量无定形物,且管壁不光滑,有折点出现.     

硅酸盐黏土矿物在抗菌方面研究进展

硅酸盐黏土矿物独特的化学组成成分、微观形貌结构以及物理化学特性影响其在抗菌方面的应用。化学组成成分中部分抗菌元素可通过化学渗透作用于细菌细胞内及细胞质产生抗菌效果,表面电荷调节可增强硅酸盐黏土矿物与细菌表界面作用且达到抗菌药剂控释要求,特殊形貌特征可用于装载纳米抗菌剂提高抗菌稳定性并降低生物毒副作用,构建稳定、优异且长效的抗菌复合材料。本文综述探究了硅酸盐黏土矿物的化学渗透及物理吸附两种抗菌机理,硅酸盐黏土矿物基复合抗菌材料的协同作用机制及其抗菌制品示例,探讨硅酸盐黏土矿物在抗菌复合材料工业化应用中的可行性。     

Ethyl silicate for surface treatment of concrete - Part I: Pozzolanic effect of ethyl silicate

Despite the widespread use of ethyl silicate for stone consolidation, the investigation of its reactivity with the different supports is still in progress. In this paper, the pozzolanic behaviour of ethyl silicate is investigated, by means of experimental mixtures of commercial ethyl silicate and slaked lime, and the occurrence of C-S-H formation is shown. The ability of ethyl silicate to penetrate in porous building materials as a liquid solution and, only after curing, to give rise to a pozzolanic material encourages the application of ethyl silicate for the consolidation and protection of reinforced concrete, as well as for the consolidation of modern cement-based mortars having artistic value (Art Nouveau cement-based mortars, etc.). The pozzolanic effect of ethyl silicate can be exploited also for the formulation of new consolidating materials (e.g. with nanolime).     

硅酸锆超细粉体加工技术

为促进硅酸锆超细粉体加工技术进步,本文中介绍了硅酸锆在建筑卫生陶瓷行业的应用,以及硅酸锆乳浊机理、硅酸锆超细粉体加工原料概况,并对硅酸锆超细粉体加工所使用的加工设备及加工工艺进行了比较,对提出了硅酸锆超细粉体加工技术的发展方向,认为硅酸锆超细粉体加工技术应朝着超细研磨、复合改性、干法分级方向发展。     

硅酸钠/聚乙二醇浸渍改性杨木工艺及性能研究

目的 为了提高速生杨木的物理力学性能、尺寸稳定性、热稳定性等性能，以硅酸钠(Na2SiO3)溶液和聚乙二醇(PEG)溶液为改性剂，旨在提高杨木的力学性能、尺寸稳定性以及耐热性能，并探究硅酸钠质量分数、聚乙二醇质量分数以及分子量对改性杨木性能的影响，获得最佳浸渍工艺。方法 运用单因素试验法探究硅酸钠质量分数、聚乙二醇质量分数、聚乙二醇分子量3个因素对改性杨木浸渍效果的影响。通过最佳浸渍工艺制备硅酸钠/聚乙二醇改性杨木与硅酸钠改性杨木，并测定其顺纹抗压强度、表面硬度、吸湿体积膨胀率等性能和结构表征，探究其与未改性杨木的差异。结果 通过单因素试验结果可知，以质量分数为10%的Na2SiO3、PEG-400以及质量分数为5%的PEG-400的浸渍工艺制备出改性杨木性能较佳。硅酸钠/聚乙二醇杨木改性材的顺纹抗压强度、抗弯强度、端面硬度、径面硬度和弦面硬度较未改性杨木的分别提高了69.4%、19.1%、42.2%、39.5%、19.2%，吸湿体积膨胀率较硅酸钠改性材降低了40.0%。结论 速生杨木经过硅酸钠/聚乙二醇改性后的力学强度，相较于单独硅酸钠改性杨木的力学强度有所提升，尺寸稳定性能增强，因此在性能及应用方面，硅酸钠/聚乙二醇改性杨木更具优势。     

Synthesis,characterization and modelling of zinc and silicate co-substituted hydroxyapatite

Experimental chemistry and atomic modelling studies were performed here to investigate a novel ionic co-substitution in hydroxyapatite (HA). Zinc, silicate co-substituted HA (ZnSiHA) remained phase pure after heating to 1100°C with Zn and Si amounts of 0.6 wt% and 1.2 wt%, respectively. Unique lattice expansions in ZnSiHA, silicate Fourier transform infrared peaks and changes to the hydroxyl IR stretching region suggested Zn and silicate co-substitution in ZnSiHA. Zn and silicate insertion into HA was modelled using density functional theory (DFT). Different scenarios were considered where Zn substituted for different calcium sites or at a 2b site along the c-axis, which was suspected in singly substituted ZnHA. The most energetically favourable site in ZnSiHA was Zn positioned at a previously unreported interstitial site just off the c-axis near a silicate tetrahedron sitting on a phosphate site. A combination of experimental chemistry and DFT modelling provided insight into these complex co-substituted calcium phosphates that could find biomedical application as a synthetic bone mineral substitute.     

预测纤维增强气凝胶复合材料热导率的研究进展

SiO2气凝胶复合材料具有纳米尺度结构和极低热导率,作为隔热保温材料在航天航空、建筑和其他工业领域具有重要的科学和应用价值。根据纤维在气凝胶基体中的不同分布方式,概述了预测 SiO2气凝胶复合材料的气固耦合热导率的研究进展;基于纤维和气凝胶的消光系数的不同计算方法,概述了预测 SiO2气凝胶复合材料的辐射热导率的研究进展。并提出了纤维增强气凝胶复合材料体系存在的跨尺度、多物相、分级及相互耦合等仍需进一步解决的难题,结合最新发展的格子 Boltzmann 方法(LBM),指出了预测 SiO2气凝胶复合材料等效热导率的可能发展方向。     

无机为主无铬复合钝化的综合对比研究与展望

基于镀锌层表面无铬钝化技术,从钝化膜性质、钝化液稳定性和成膜耐蚀机理3大方面,总结了以硅酸盐、钼酸盐、钛盐以及稀土金属盐为主要成膜物质的4种复合钝化体系的优缺点,认为耐蚀性最优的体系为硅酸盐体系;对比了各体系钝化液稳定性的差异及不同影响因素,总结了不同体系的相应改善方法,认为硅酸盐体系稳定性最好.阐明了硅酸盐、钼酸盐和...     

Low-temperature fabrication of macroporous scaffolds through foaming and hydration of tricalcium silicate paste and their bioactivity

A low-temperature fabrication method for highly porous bioactive scaffolds was developed. The two-step method involved the foaming of tricalcium silicate cement paste and hydration to form calcium silicate hydrate and calcium hydroxide. Scaffolds with a combination of interconnected macro- and micro-sized pores were fabricated by making use of the decomposition of a hydrogen peroxide (H₂O₂) solution that acted as a foaming agent and through the hydration of tricalcium silicate cement. It was found possible to control the porosity and pore sizes by adjusting the concentration of the H₂O₂ solution. The in vitro bioactivity of the highly porous scaffolds was investigated by immersion in simulated body fluid (SBF) for 7 days. Hydroxyapatite (HAp) was formed on the surface of the scaffolds. Their bioactivity could be expected to be as good as that of tricalcium silicate cement, making the material competent for the bone tissue engineering application.