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天然生物材料气凝胶的制造面临挑战
相比之下,由可生物降解材料(尤其是天然生物材料)制备的气凝胶由于其性能(可持续性、无毒性、表面易变性、组织再生性)以及在食品、空气/水净化中的潜在应用而受到关注。然而,天然生物材料气凝胶的制造面临挑战,如,由纤维素制备的气凝胶具有相对较低的机械强度,涉及和有毒化学物质。气凝胶的性质主要取决于前体的浓度和形式以及所用交联的类型。
气凝胶成为一种极具应用前景的环保材料气凝胶,世界上密度小的固体,被称为“冻结的烟”,是一种新型纳米材料,具有多孔网络骨架结构。气凝胶比表面积大,材料内部有超过90%体积的空气,密度极低,可承受1400度的高温,导热系数极低,导热率仅为0.013W/(㎡·K),因此气凝胶应用在建筑材料领域中,具有轻量化、节能保温效果好以及防火等级高等优势,使气凝胶成为一种极具应用前景的节能环保材料。
纳米气凝胶纤细的纳米网络结构有效地限制了局域热激发的传播,其固态热导率比相应的玻璃态材料低2—3个数量级。纳米微孔洞抑制了气体分子对热传导的贡献。硅气凝胶的折射率接近l,而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上,能有效地透过太阳光,并阻止环境温度的红外热辐射,成为一种理想的透明隔热材料,在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。通过掺杂的手段,可进一步降低硅气凝胶的辐射热传导,常温常压下掺碳气凝胶的热导率可低达0.013w/m·K,是目前热导率低的固态材料,可望替代聚氨脂泡沫成为新型冰箱隔热材料。