有机-无机复合气凝胶的制备及其阻燃性能研究进展

以有机高分子材料为基体,复合无机填料制备的气凝胶复合材料具有超轻、绝热、阻燃等优异特性,可广泛应用在建筑节能保温、电子工业、航空航天等领域。本文报道了有机-无机气凝胶复合材料的制备工艺过程和方法,对比了现有气凝胶材料制备方法的优缺点,并综述了当前研究热点的几种常见气凝胶复合材料:聚乙烯醇类、纤维素类、海藻酸盐类、果胶类有机相复合无机组份气凝胶材料的研究进展。总结了气凝胶复合材料的未来发展方向:亟需在气凝胶材料的机械性能优化方面做出改进,还需提高气凝胶复合材料耐水性能,研究无机填料对不同基体气凝胶阻燃等性能的影响规律,拓展生物质可降解高分子基气凝胶复合材料的种类,实现气凝胶材料的工业化应用。      

多糖/金属有机框架(MOFs)复合气凝胶的制备及应用进展

气凝胶材料是一类具有三维纳米结构的多孔材料,在航空航天、石油化工、环保工程、建筑工程、化学催化、医药卫生等领域表现出广泛的应用价值,自问世以来一直深受人们的关注.由纤维素、壳聚糖、海藻酸等多糖制备得到的气凝胶材料不仅能够保持传统气凝胶高孔隙率、大比表面积、低密度的特点,还具备了天然高分子可再生、可降解、生物兼容性好的优点,成为了当前的热门材料之一.金属有机框架(MOFs)是一类由金属节点以及有机配体通过配位作用组装形成的多孔框架材料,在吸附、催化、传感、载药等领域都表现出巨大的应用潜力.随着对材料应用功能、加工性能、循环使用性能等要求的提升,近年来人们对多糖/MOFs复合气凝胶材料的研究兴趣逐渐高涨.自2016年第一例纤维素纳米晶/MOFs复合气凝胶材料被报道以来,研究人员尝试了多种不同的多糖以及MOFs组合,制备了不同类型的多糖/MOFs复合气凝胶材料,并探索了它们在不同领域的应用.本文首先总结了多糖/MOFs复合气凝胶材料的三种常见制备策略:(1)将预先制备好的MOFs与多糖直接混合制备复合气凝胶;(2)在多糖分子表面原位生成MOFs之后再制备复合气凝胶;(3)在已制备好的多糖气凝胶中原位生成MOFs再制备复合气凝胶.通过相应的实例详细介绍了这些制备方法的特点,然后分别介绍了多糖/MOFs复合气凝胶材料在不同领域中的应用情况,最后针对当前该领域研究存在的不足以及面临的问题提出了解决方法并展望了未来可能的发展方向.     

ICF靶低密度聚合物多孔材料研究进展

概述了国内外ICF靶低密度多孔材料（泡沫、气凝胶）的发展现状,着重介绍了间苯二酚-甲醛（RF）气凝胶、水溶性聚合物泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚-4-甲基-1-戊烯（PMP）泡沫、聚丙烯酸酯泡沫等的制备技术及有关泡沫材料的掺杂技术,对我国过去十余年在低密度聚合物多孔材料研制方面取得的研究进展进行了较为系统的总结,并对“十五”期间应尽快开展的关研究工作进行了简要介绍。     

氨基功能化气凝胶二氧化碳吸附研究进展

高性能CO_2吸附剂不仅对控制全球变暖意义重大,而且在航空航天、国防军工、能源、化工等多个领域有广泛应用。多孔材料的氨基功能化是开发高性能CO_2吸附剂的有效手段,其中气凝胶具有相互贯通的三维纳米多孔网络结构、大的比表面积和发达的孔隙,是一种理想的气体吸附材料。探讨了氨基功能化气凝胶材料的CO_2吸附机理和吸附性能测试方法,总结了浸渍、表面接枝和原位聚合3种气凝胶氨基功能化的方法,介绍了相应的3类氨基功能化气凝胶的制备工艺与CO_2吸附性能。总结了3类氨基功能化气凝胶制备方法及其相应CO_2吸附剂的优缺点,展望了氨基功能化气凝胶CO_2吸附剂的应用前景和未来发展方向。     

气凝胶薄膜制备的研究进展

气凝胶薄膜作为一种具有独特特性的薄膜材料,在光学、热学、声学、微电子等领域受到广泛关注。概述了气凝胶薄膜的溶胶制备和溶胶镀膜制备工艺,对比了气凝胶溶胶的酸催化、碱催化和酸碱两步催化等制备方法;介绍了浸渍提拉法、旋转镀膜法等溶胶镀膜方法;综述了溶胶制备和镀膜等工艺条件对气凝胶薄膜结构和性能的影响及其研究进展,指出酸碱两步法和金属等杂化是提高气凝胶薄膜性能的有效途径;最后展望了气凝胶薄膜材料的发展和应用前景。     

纤维气凝胶的分类、制备工艺及应用现状

气凝胶具有高孔隙率、低密度、高比表面积和低热导率等优异性能,广泛应用于隔热、隔音和吸附等领域,已经成为21世纪以来新型纳米多孔材料的研究热点.但是由于气凝胶的网络结构导致其缺点也十分突出,首先,气凝胶的力学性能较差、脆性大,使其加工、处理变得困难,且易产生粉尘污染;其次,由于原料和制备工艺等限制,气凝胶的价格昂贵;另外往往只能静态成型难以连续生产,形态多是与模具或反应相对应的块状或粉末状,不能满足更多的应用.因此提高气凝胶的力学性能、寻找更简单廉价的合成方式和拓宽气凝胶形态等成为亟待解决的问题.设计制备纤维态气凝胶和纤维复合气凝胶是解决上述不足的方法之一.可通过湿法纺丝、管中浇铸、纤维状基材自组装、静电纺丝、纤维热解碳化、原纤化堆积等成型方法和超临界、冷冻、常压等干燥工艺,制备无机纤维气凝胶、有机纤维气凝胶、有机/无机杂化纤维气凝胶和纤维复合气凝胶材料,实现气凝胶的骨架结构的增强、纤维态气凝胶的成型和连续生产,可避免附聚并方便回收处理,还可设计调控特殊的中空结构和分级孔结构,或利用嵌入纤维的独特物理、化学特性,在保持气凝胶原有优秀性能的基础上,赋予其新的性能.本文对近五年纤维气凝胶及纤维复合气凝胶材料的研究现状进行了概览,介绍了纤维气凝胶的类型、制备方法及原理,说明了纤维气凝胶在吸附、隔热、传感、能量存储、催化和微波屏蔽等传统及新兴领域的应用,并提出了未来可尝试的研究方向,对纤维气凝胶的改进提出一些建议.     

溶胶-凝胶工艺和氧化物气敏材料

本文简要地综述了溶胶-凝胶工艺、氧化物气敏材料、以及应用溶胶-凝胶工艺制备氧化物气敏材料等方面的最新进展。近年来,人们已发现许多氧化物半导体材料都具有某种气敏特性,材料中杂质的种类及数量、材料的颗粒度及孔隙度分布、以及薄膜样品的厚度等因素都严重地影响着氧化物半导体的气敏特性。应用溶胶-凝胶工艺制备氧化物气敏材料。不仅操作工艺简单、制备过程温度低;而且所制得的产物纯度高,组分均匀,很容易实现均匀的定量掺杂;此外,用溶胶-凝胶工艺所制得的氧化物材料具有很大的比表面积。因此,溶胶-凝胶工艺在制备氧化物气敏材料方面具有很大的优势,近年来已有不少作者采用此工艺制备出氧化气敏材料。     

氧化铝气凝胶的合成与性能

氧化铝气凝胶具有大比表面积、高孔隙率以及比氧化硅气凝胶更优异的热稳定性, 在高温隔热和催化领域有广阔的应用前景, 但其复杂的合成工艺和较低的强度限制了其应用。本文首先介绍氧化铝气凝胶合成工艺, 指出溶胶-凝胶过程中存在的问题, 不同干燥方式的特点以及最新发展的干燥工艺; 然后介绍了近年来氧化铝气凝胶在比表面积、热稳定性、强度、导热系数等性能改善方面所取得的代表性研究成果; 最后介绍了氧化铝气凝胶在高温催化、隔热领域的应用, 并展望了未来氧化铝气凝胶的发展方向以及应关注的问题。     

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。     

复合型碳气凝胶在应变传感器中的应用进展EI北大核心CSCD

碳气凝胶是一种具有三维多尺度结构的新型轻质多孔材料,其特点是高比表面积、高孔隙率、低密度、高耐热和导电性。当前,碳气凝胶在应变传感器、超级电容器、电磁屏蔽、吸波材料、隔热防火、高效吸附等领域有广泛的应用研究。文中介绍了碳气凝胶的制备方法,包括溶剂热还原法、冷冻干燥法以及模板法;综述了几种复合型碳气凝胶在应变传感器上的应用;对复合型碳气凝胶制备应变传感器的发展方向进行了展望。