纳米孔隙空间内气体分子平均自由程变化规律

以Zeng等提出的纳米孔隙内气体分子平均自由程模型为基础,考虑材料的微观结构特点,结合纳米小球堆积构成的杆状立方阵列结构,对纳米孔隙空间内的气体分子平均自由程的影响因素、影响机理及变化规律进行了分析。研究结果表明纳米孔材料的微观结构特征与材料的密度和比表面积直接相关,纳米孔隙空间内的气体分子平均自由程随着比表面积和密度的增加而降低,具有相对高的比表面积和密度更有利于进一步限制纳米孔中的气相导热。p=10⁴ Pa和p=4×10⁵ Pa 是两个拐点压力,当p<10⁴ Pa时,气体分子平均自由程就不再随着压力的降低而发生变化,当p>4×10⁵ Pa时,纳米孔隙对气体分子自由运动的限制作用就可忽略。随着温度的升高,纳米孔隙空间中的气体分子平均自由程在升高,但升高幅度逐渐降低。     

纳米多孔材料的超临界干燥新技术

论述了超临界干燥的基本原理和实现凝胶超临界干燥操作的途径。讨论凝胶的超临界干燥操作步骤及时间。分析评述了高温超临界有机溶剂干燥、低温超临界CO2 干燥、低温超临界CO2 萃取干燥、惰性气体预加压超临界干燥和高温快速超临界反应干燥等几种新型超临界干燥操作方法及其特点。     

纳米孔超级绝热材料气凝胶的制备与热学特性

以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源，通过溶胶–凝胶及超临界干燥过程制备了SiO2气凝胶. 同时，采用相对廉价的多聚硅(E–40)为硅源，以三甲基氯硅烷(TMCS)为表面修饰剂，硅油为干燥介质, 在常压条件下制备了同样具有纳米多孔结构的SiO2气凝胶. 用透射电镜、扫描电镜及孔径分布仪对其结构进行了表征，并用动态热线法对其热学特性进行了测试. 结果表明: 两种方法制备的气凝胶均是典型的纳米孔超级绝热材料，后者热导率略高但成本低许多，所以更具应用推广潜力.     

纳米隔热涂料的研究进展

综述了近年来纳米隔热涂料的研究进展,以及纳米热障涂层、纳米半导体隔热涂料、纳米孔隔热涂料的特点和研究现状,介绍了纳米材料对于降低涂料热导率方面的作用以及一些新型纳米材料在隔热涂料研制中的应用状况,并对目前纳米隔热涂料制备中存在的一些问题和困难进行探讨总结。     

基于分形理论的纳米颗粒多孔介质真空导热特性

采用分形理论,描述了纳米颗粒多孔介质材料的微尺度空间结构,建立了分形等效单元体模型,分析了影响其真空下有效热导率关键因素为固体基质热导率、填充率、分形维数、分形直径、残余气体压力及热导率等,并导出了气相、固相热传导计算公式和热辐射等效热导率计算公式及多孔介质材料总有效热导率计算公式。研究表明,纳米颗粒有效热导率随着分形直径、残余气体压力的增大而增大,并给出了纳米颗粒多孔介质材料作为真空材料的最佳直径。同时,模型计算值与实验测量值比较,具有较好的一致性。该理论分析方法对新型真空绝热材料的研制和绝热性能的提高具有实用价值。     

SiO2气凝胶/短切石英纤维多孔骨架复合材料的制备与性能

以短切石英纤维、硅溶胶、B4C粉烧结制备多孔刚性骨架,以正硅酸乙酯、去离子水和乙醇配制SiO2溶胶,多孔骨架浸渍SiO2溶胶后经超临界干燥制备了SiO2气凝胶/多孔骨架复合材料.对隔热瓦的高温热导率、比表面积和孔径分布进行了测试并且观察了微观形貌.结果表明:SiO2气凝胶复合的石英纤维刚性隔热瓦具有纳米孔结构,平均孔径为39.5nm,在600℃和800℃,其热导率分别仅为0.033 5 W/(m·K)和0.0404W/(m·K),与未复合气凝胶的刚性骨架相比,高温热导率下降了40%～50%.此外,SiO2气凝胶填充了隔热瓦骨架中的大部分的宏孔,抗弯强度提高了30%,并且使刚性隔热瓦的脆性有一定改善.     

孔隙随机结构对非均质多孔泡沫导热性能的影响

多孔泡沫是一类低密度、高比表面积、具有独特性能的新型功能材料。实际多孔泡沫材料通常是非均质的,即其孔隙结构分布是随机的。为研究非均质多孔泡沫材料的导热性能,提出用孔隙均匀度作为表征孔隙结构分布随机性的参数,以多孔石墨泡沫为例,分析孔隙均匀度对多孔泡沫有效热导率的影响。数值计算结果表明:孔隙结构分布越不均匀,多孔泡沫材料的导热性能越差。根据计算结果提出了非均质石墨泡沫相对有效热导率的预测式,并与现有文献报道的结果进行了比较,发现当前结果呈现了孔隙结构随机性对材料有效热导率的影响,与ORNL实验结果更吻合。     

孔隙随机结构对非均质多孔泡沫导热性能的影响

多孔泡沫是一类低密度、高比表面积、具有独特性能的新型功能材料。实际多孔泡沫材料通常是非均质的,即其孔隙结构分布是随机的。为研究非均质多孔泡沫材料的导热性能,提出用孔隙均匀度作为表征孔隙结构分布随机性的参数,以多孔石墨泡沫为例,分析孔隙均匀度对多孔泡沫有效热导率的影响。数值计算结果表明：孔隙结构分布越不均匀,多孔泡沫材料的导热性能越差。根据计算结果提出了非均质石墨泡沫相对有效热导率的预测式,并与现有文献报道的结果进行了比较,发现当前结果呈现了孔隙结构随机性对材料有效热导率的影响,与ORNL实验结果更吻合。     

SiO2纳米孔隔热材料的研究进展

概述了SiO2纳米孔隔热材料的隔热原理、隔热效果以及制备工艺的研究进展,并介绍了其应用前景。气相法SiO2纳米粉末基隔热材料因具有原料简单易得,制备工艺相对简单,可规模化制备等优势,有望替代SiO2气凝胶隔热材料在工业、民用、军工等领域得到应用。     

纳米流体在生物组织内有效扩散系数的Monte Carlo模拟

基于肿瘤热疗研究方向,将生物组织提炼成多孔介质,采用Monte Carlo方法对纳米流体在生物组织内的有效扩散系数进行了数值模拟,并分析了各种不同多孔结构（圆形、椭圆形）、不同大小、不同排列方式等结构因素对有效扩散系数的影响。发现纳米微粒在多孔介质内的扩散过程中存在“口袋效应”。模拟结果与理论公式相符,并通过实验数据验证了该方法的正确性。     

高效隔热纳米多孔SiO_2气凝胶研制成功

厦门大学材料学院日前研制出纳米多孔超轻质高效隔热SiO2气凝胶材料。该材料阻燃性好,高温使用不分解,可有效解决传统保温隔热材料不能解决的问题。SiO2气凝胶可以制备成粒状、粉末状、板状以及柔性薄膜等。该材料用于太阳能热水器的储水箱、管道和集热器上,可将现有太阳能热水器集热效率提高1倍以上,而热损失将降至现有水平的30％。     

厦大研制高效隔热纳米多孔SiO2气凝胶

厦门大学材料学院日前研制出纳米多孔超轻质高效隔热SiO2气凝胶材料。该材料阻燃性好，高温使用不分解，可有效解决传统保温隔热材料不能解决的问题。SiO2气凝胶可以制备成粒状、粉末状、板状以及柔性薄膜等。该材料用于太阳能热水器的储水箱、管道和集热器上，可将现有太阳能热水器集热效率提高1倍以上，而热损失将降至现有水平的30％。该材料具有极高的孔隙率、比表面积，极低的密度、声传播速度、介电常数等优异性能。     

基于超分子有机凝胶的纳米复合材料

基于超分子有机凝胶的纳米复合材料是集有机和纳米材料优异性能于一体的新型智能材料, 已成为近年来功能复合材料的研究热点之一。本文综述了该类复合材料的研究现状, 包括超分子有机凝胶分别与无机纳米粒子、金属纳米粒子以及碳纳米管等材料的复合, 分别从其模板效应、制备方法等方面进行介绍。纳米复合材料丰富的结构受控于超分子丰富的簇集体形貌, 这种模板效应主要依赖于超分子有机凝胶特有的三维网络结构, 其为纳米粒子成核、生长、排列等提供了优良的载体环境, 可以有效避免纳米粒子的团聚, 从而提高纳米粒子的稳定性, 并展望了该类材料在催化、传感、生物以及医学等领域的发展前景。     

scCO2溶剂中金纳米颗粒界面性质的分子模拟

基于经典的分子动力学模拟方法, 研究了不同的超临界CO₂（scCO₂）溶剂密度下,金纳米颗粒周围溶剂分子的结构与动力学性质。结果表明,由于金纳米颗粒对scCO₂溶剂分子有较大的吸引作用,使scCO₂分子紧密地围绕在其表面周围并形成了两个较明显的溶剂层。随着溶剂密度的增加,纳米颗粒在scCO₂中的溶剂化程度会减小。通过分析固液界面不同区域内scCO_相似文献   

气凝胶骨架镶嵌的CeO2纳米团簇催化氧化HCl制Cl2

采用一步溶胶-凝胶法制备了镶嵌于气凝胶骨架内的CeO₂纳米团簇催化材料(CeO₂@M_xO_y, M_xO_y= SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃)用于HCl催化氧化反应。镶嵌于气凝胶骨架内的CeO₂纳米团簇显著的量子尺寸效应导致其表现出不同于晶相CeO₂的特性,H₂-TPR测试结果显示在晶相CeO₂表面氧物种还原温区内CeO₂纳米团簇即可被充分还原。优异的氧化还原性能导致CeO₂@M_xO_y在HCl氧化过程具有良好的催化活性,其中,40CeO₂@SiO₂的活性最高,在接触时间为0.1598 h,V_O2/V_HCl为1,430℃时,Cl₂空时产率可以达到2.10 g·(g cat)^-1·h^-1。催化剂表面的HCl氧化反应同时受O₂分压和HCl分压的影响,这表明Cl₂从催化剂表面的脱附是该反应的决速步骤。     

纳米芳纶增强聚酰亚胺气凝胶纤维的制备及其性能研究

以3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐和1,4-二氨基苯二胺共聚制备聚酰胺酸盐前驱体溶液,通过湿法纺丝,然后经过超临界二氧化碳干燥和热亚胺化处理制得纳米芳纶(ANFs)增强聚酰亚胺(PI)气凝胶纤维(简称PI/ANFs气凝胶纤维),研究了气凝胶纤维的结构与性能.结果表明:傅里叶变换红外光谱和X射线衍射光谱表征所制备的PI...     

毛竹纳米纤丝化纤维素球形气凝胶的制备和表征

以毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.Pubescens)为原料,采用落球法制备纳米纤丝化纤维素(NFC)球形水凝胶,溶剂置换和超临界CO2干燥后得到了NFC球形气凝胶。通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和BET对NFC球形气凝胶的微观形貌、化学态、结晶结构和孔隙结构进行表征分析。研究结果表明,NFC水凝胶和气凝胶均为球形,其化学组成和结晶结构均与天然纤维素一致,NFC气凝胶的骨架通过丝状纳米纤丝化纤维素缠绕和聚集形成三维网络结构,NFC气凝胶具有较高的比表面积和孔隙体积,分别为173 m2/g和0.62 cm3/g。     

山西万吨级大孔容纳米结构二氧化硅气凝胶项目

该项目位于山西省晋中市榆次区，由山西天一纳米材料科技有限公司投资建设，采用溶胶一凝胶法工艺，用化学方法合成二氧化硅，生成大孔容纳米结构二氧化硅气凝胶，可替代进口产品。项目建设内容为年产1万t大孔容纳米结构二氧化硅气凝胶。项目总投资1．1亿元。建设周期为2009--2010年，主要设备为过滤机、干燥机、反应器、精馏塔、压缩机、自动化控制系统。     

纳米修饰吸液芯超薄平板热管的传热特性

研制了一种总厚度为1.30 mm的新型超薄平板热管（UTFHP）,其内部吸液芯是多孔介质底层（PL）和多孔介质丝（PW）组成的多尺度复合结构。经过化学改性处理,吸液芯表面生成纳米结构,具有超亲水特性。对热管的热性能进行实验研究,分析纳米结构、充液比以及角度对热性能的影响。结果表明,充液比为25%时,与未改性的热管相比,改性热管的临界热通量（CHF）提高了255%、总热阻最大可降低43.2%;纳米结构降低了冷凝段热阻,但在小功率时增大了蒸发段热阻。在高充液比时,纳米结构抑制热管的传热性能。角度对热管的热性能影响较大,当蒸发段位于冷凝段的正下方时,热管的热性能最佳。未改性和改性的热管都具有良好的传热特性,最高功率分别为83.7和44.3 W。