氣凝膠產(chǎn)品介紹

關(guān)于氣凝膠產(chǎn)品介紹第1頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一部分氣凝膠概念與起源第2頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月什么是氣凝膠？凝膠（gel）：溶膠或溶液中的膠體粒子或高分子在一定條件下互相連接，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)空隙中充滿了作為分散介質(zhì)的液體，這樣一種特殊的分散體系稱作凝膠。凝膠沒有流動(dòng)性，內(nèi)部常含有大量液體。例如血凝膠、瓊脂的含水量都可達(dá)99%以上。由溶液或溶膠形成凝膠的過程稱為膠凝作用（gelation）。氣凝膠（aerogel）：當(dāng)凝膠脫去大部分溶劑，使凝膠中液體含量比固體含量少得多，或凝膠的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中充滿的介質(zhì)是氣體，外表呈固體狀，即分散介質(zhì)為氣體的凝膠材料稱為氣凝膠，是由膠體粒子或高聚物分子相互聚結(jié)構(gòu)成的一種具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米多孔性固體材料,其固體相和孔隙結(jié)構(gòu)均為納米量級(jí)。第3頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月什么是氣凝膠？世界最輕的固體，正式入選吉尼斯世界紀(jì)錄。密度為3.55Kg/m3，僅為空氣密度的2.75倍。這種氣凝膠呈半透明淡藍(lán)色，重量極輕，因此人們也把它稱為“固態(tài)煙”。第4頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月什么是氣凝膠？SiO2氣凝膠SEM圖SiO2氣凝膠微觀圖第5頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月什么是氣凝膠？氣凝膠分類：按其組分，可分為單組分氣凝膠，如SiO2，Al2O3，TiO2，炭氣凝膠（有機(jī)氣凝膠炭化后得到）等；多組分氣凝膠，如SiO2/Al2O3，SiO2/TiO2等。最典型的研究最多的氣凝膠是單組份的SiO2氣凝膠和炭氣凝膠（有機(jī)氣凝膠）。

第6頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣凝膠的起源1931年：美國(guó)科學(xué)家Steven.S.Kistler(theCollegeofthePacificinStockton,California)最初以硅酸鈉為原料，利用超臨界流體干燥技術(shù)制成了最初的真正意義上的氣凝膠。Kistler制成的氣凝膠與今天的二氧化硅氣凝膠非常相似。Kistler又制備了氧化鋁、氧化鎢、三氧化二鐵、氧化錫、纖維素、硝酸纖維素、白明膠、瓊脂、蛋白、橡膠等各類氣凝膠。

但受當(dāng)時(shí)科研手段的限制，這種材料的研制并沒有引起科學(xué)界的重視。上世紀(jì)七十年代：在法國(guó)政府的支持下，StanislausTeichner(UniversiteClaudBernard,Lyon)在尋找一種用于存儲(chǔ)氧和火箭燃料的多孔材料的過程中，找到一種新的合成方法，即把溶膠-凝膠化學(xué)方法用于二氧化硅氣凝膠的制備中。這種方法推動(dòng)了氣凝膠科學(xué)的發(fā)展。他用TMOS(tetramethyorthosilicate)取代了Kistler用硅酸鈉制備二氧化硅氣凝膠的方法，即首先在甲醇中水解TMOS獲得醇凝膠。這排除了Kistler制備中的水到乙醇的交換過程以及凝膠中無(wú)機(jī)鹽存在的兩個(gè)缺點(diǎn)。

此后，氣凝膠科學(xué)和技術(shù)得到了快速發(fā)展。1983年：ArlonHunt在Berkeley實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)可用更安全、更便宜的TEOS(tetraethylorthosilicate)取代有毒的TMOS制備二氧化硅氣凝膠。與此同時(shí)，微結(jié)構(gòu)材料研究小組(TheMicrostructuredMaterialsGroup)發(fā)現(xiàn)可用具有更低臨界溫度和臨界壓力的二氧化碳超臨界流體取代乙醇作為超臨界干燥的流體。

使得超臨界干燥技術(shù)得以向?qū)嵱没A段邁進(jìn)。八十年代后期：LarryHrubesh領(lǐng)導(dǎo)的研究者在LawrenceLivermoreNationalLaboratory(LLNL)制備了世界上最輕的二氧化硅氣凝膠，密度是3.55mg

/cm3，僅有空氣的3倍。不久之后，RickPekala(LLNL)制備了有機(jī)氣凝膠，包括間苯二酚-甲醛氣凝膠(resorcinol-formaldehyde)、三聚氰胺-甲醛(melamine-formaldehyde)氣凝膠。間苯二酚-甲醛氣凝膠能夠被熱解得到純碳?xì)饽z，該方法開創(chuàng)了氣凝膠研究的新領(lǐng)域。進(jìn)入九十年代以后：對(duì)于氣凝膠領(lǐng)域的研究更為深入。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近年來在各類雜志上有關(guān)氣凝膠的文章以達(dá)三千多篇。美國(guó)的Science雜志把氣凝膠列為十大熱門科學(xué)之一。當(dāng)人們意識(shí)到氣凝膠科學(xué)的重要行之后，從1985年起，JochenFricke教授在德國(guó)的Wurzburg組織了第一次氣凝膠國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議。隨后，該會(huì)議先后在1988年(Montpellier，F(xiàn)rance)、1991年(Wurzburg)、1994年(Berkeley，California，USA)、1997年(Montpellier，F(xiàn)rance)、2000年(Albuquerque，USA)、2003年(WashingtonD.C.,USA)召開。

國(guó)內(nèi)也早在上個(gè)世紀(jì)九十年代開始了關(guān)于氣凝膠的研究，并且針對(duì)氣凝膠的熱特性展開了詳細(xì)的研究，并申請(qǐng)了若干專利。但總的來說，由于氣凝膠昂貴的制備成本、材料本身難以克服的低強(qiáng)度、高脆性等缺點(diǎn)成為制約其廣泛應(yīng)用的瓶頸，因此也成為今后各國(guó)科學(xué)家共同努力突破的關(guān)鍵。第7頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二部分氣凝膠的性能與應(yīng)用第8頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣凝膠材料性能SiO2氣凝膠：一種具有獨(dú)特的納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)材料 性能參數(shù)熱導(dǎo)率在25℃、1atm下僅為0.02W/(m·k)，比空氣還低，固體物質(zhì)中熱導(dǎo)率最低的物質(zhì)使用溫度-273~650℃密度可低至0.003kg/m3比表面積可高達(dá)1000m2/g以上孔徑尺寸1~100nm膠體顆粒尺寸1~100nm聲學(xué)性能聲速在100m/s，非常低的聲傳播性能，如果添加纖維將大大提高隔音性防火性A1級(jí)防火（最高防火級(jí)別）折射率可低至1.025，接近空氣介電常數(shù)超低的固體介電常數(shù)，<1.1

可見，極低的折射率、熱導(dǎo)率、介電常數(shù)、高比表面積、對(duì)氣體的選擇透過等，它的力學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)都明顯地不同于普通固態(tài)材料，是一種具有許多奇異性質(zhì)和廣泛應(yīng)用的輕質(zhì)納米多孔性材料。第9頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣凝膠產(chǎn)品可應(yīng)用領(lǐng)域聲學(xué)領(lǐng)域光學(xué)領(lǐng)域過濾與催化領(lǐng)域吸附領(lǐng)域捕獲高速粒子★熱學(xué)領(lǐng)域電學(xué)領(lǐng)域分形特性第10頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熱學(xué)領(lǐng)域（1）低固態(tài)熱傳導(dǎo)：

纖細(xì)的納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和極低的表觀密度產(chǎn)生“長(zhǎng)路徑效應(yīng)”；（2）低氣體分子熱傳導(dǎo)和對(duì)流熱傳導(dǎo)：孔洞尺寸比常壓下氣體分子的平均自由程（60~70nm）?。唬?）低輻射熱傳導(dǎo)：

氣凝膠的熱輻射傳導(dǎo)主要為發(fā)生在3-5um區(qū)域內(nèi)的紅外熱輻射，其在常溫下能夠有效的阻擋紅外熱輻射。第11頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熱學(xué)領(lǐng)域

氣凝膠產(chǎn)品屬于高效防火隔熱材料，主要功能是節(jié)能、保溫、防火，可應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

建筑節(jié)能領(lǐng)域：外墻保溫專用氣凝膠板材、氣凝膠玻璃、鋼結(jié)構(gòu)防火。

工業(yè)及民用領(lǐng)域：替代傳統(tǒng)的保溫材料對(duì)管道、爐窯及其他熱工設(shè)備、熱水器、冷藏設(shè)備等進(jìn)行保溫，隔熱效果更好。

特殊應(yīng)用領(lǐng)域：用于海軍核潛艇，、飛機(jī)、大型海洋艦艇、船舶、客車的保溫。在航天工業(yè)和軍工導(dǎo)彈等方面都有廣闊的應(yīng)用前景。第12頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13其他民用領(lǐng)域化工工業(yè)建筑工業(yè)石油工業(yè)運(yùn)輸工業(yè)原油泄漏航空航天國(guó)防熱學(xué)領(lǐng)域第13頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高速飛行產(chǎn)生大量熱量4馬赫飛行達(dá)650℃中、高超音速長(zhǎng)時(shí)間飛行導(dǎo)彈超音速巡航導(dǎo)彈、滑翔式戰(zhàn)略機(jī)動(dòng)導(dǎo)彈以及新型戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈等對(duì)隔熱材料提出新需求：輕質(zhì)、低熱導(dǎo)、耐高溫蒙皮高溫隔熱層（外表面600~650℃）

高溫隔熱層的封裝面低溫隔熱層低溫隔熱層的封裝面內(nèi)艙航空航天領(lǐng)域應(yīng)用第14頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與傳統(tǒng)隔熱材料相比，SiO2氣凝膠隔熱材料可以用更輕的質(zhì)量、更小的體積達(dá)到更好的隔熱效果，這一特點(diǎn)在航空、航天應(yīng)用領(lǐng)域具有極大的優(yōu)勢(shì)。在美國(guó)發(fā)射的火星探測(cè)器上,氣凝膠被用作保溫材料,來保證火星表面機(jī)器人的電子儀器設(shè)備的保溫。航天航空器上理想的隔熱層。英國(guó)“美洲豹”戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)艙隔熱層采用的是該材料。美國(guó)NASA在“火星流浪者”的設(shè)計(jì)中,也用過硅質(zhì)氣凝膠材料作為保溫層,用來抵擋火星夜晚-100℃以下的超低溫航空航天領(lǐng)域應(yīng)用第15頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月航空航天領(lǐng)域應(yīng)用派宇航員登陸火星預(yù)定于2018年進(jìn)行氣凝膠正用來為人類首次登陸火星時(shí)所穿的太空服研制一種保溫隔熱襯里AspenAerogel公司的一位資深科學(xué)家馬克·克拉耶夫斯基認(rèn)為，一層18毫米的氣凝膠將足以保護(hù)宇航員抵御零下130度的低溫。他說：“它是我們所見過的最棒的絕熱材料?！钡?6頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用在石化行業(yè)、化工行業(yè)和冶金行業(yè)中，管道、爐窯及其它熱工設(shè)備普遍存在，用SiO2氣凝膠及其復(fù)合材料替代傳統(tǒng)的保溫材料對(duì)它們進(jìn)行保溫，可以大大減少熱能損失，提高熱能利用率,還可以用作液態(tài)天然氣罐和儲(chǔ)油罐等,以及汽車，輪船，飛機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)，排氣管的隔熱。第17頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月石化行業(yè)應(yīng)用第18頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月石化行業(yè)保溫應(yīng)用石油管道截面積比較第19頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月20123456安裝示意圖第20頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月21暖氣管道保溫應(yīng)用第21頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地下管道保溫應(yīng)用第22頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月汽車發(fā)動(dòng)機(jī)保溫應(yīng)用第23頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月輪船發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣管保溫應(yīng)用第24頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高速列車保溫應(yīng)用第25頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月儲(chǔ)油罐保溫應(yīng)用第26頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月建材和民用領(lǐng)域應(yīng)用具有高度透光率并能有效阻止高溫?zé)彷椛涞腟iO2氣凝膠可以用作太陽(yáng)能集熱器及其它集熱裝置的保溫隔熱材料，大大提高其實(shí)用性。用熱導(dǎo)率極低的摻雜SiO2氣凝膠取代聚氨酯泡沫作為冰箱的隔熱材料.還可以用作樓房建筑的保溫，隔音等。27第27頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月因外墻保溫材料引發(fā)的火災(zāi)事故現(xiàn)場(chǎng)南京中環(huán)廣場(chǎng)上海教師公寓濟(jì)南奧體中心央視新址建筑節(jié)能領(lǐng)域第28頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地板保溫應(yīng)用第29頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月外墻保溫應(yīng)用第30頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣凝膠外墻安裝示意圖第31頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月32房屋隔熱效果對(duì)比第32頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月太陽(yáng)能收集板上的應(yīng)用33具有高度透光率及低熱導(dǎo)率的氣凝膠對(duì)入射光幾乎沒有反射損失，能有效的透過太陽(yáng)光，因此氣凝膠特別適合于用作太陽(yáng)能集熱器及其它集熱裝置的保溫隔熱材料，當(dāng)太陽(yáng)光透過氣凝膠進(jìn)入集熱器內(nèi)部，內(nèi)部系統(tǒng)將太陽(yáng)光的光能轉(zhuǎn)化為熱能，氣凝膠又能有效阻止熱量流失。第33頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)動(dòng)器材公司鄧祿普(Dunlop)已經(jīng)研制出一系列用氣凝膠加固的壁球和網(wǎng)球球拍，據(jù)說這種球拍能釋放更大的力量2001年，英國(guó)諾丁漢66歲的鮑勃·斯托克爾擁有了一套用氣凝膠隔熱的房子，他也因此成為擁有這種房子的第一位英國(guó)人。他說：“保溫效果大大改善了。我把自動(dòng)調(diào)溫器調(diào)低了5度。這真是一個(gè)不可思議的變化?！?000年，一位英國(guó)登山者安妮·帕曼特爾穿上帶氣凝膠鞋墊的靴子爬上珠穆朗瑪峰，就連睡袋也加有這種材料。她說：“我唯一的問題就是我的腳太熱，這對(duì)一名登山者來說是一個(gè)大難題。”HugoBoss公司推出了一系列用這種材料制成的冬季夾克，但在消費(fèi)者紛紛抱怨這種衣服太熱之后不得不下架。日常生活應(yīng)用第34頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聲學(xué)領(lǐng)域由于硅氣凝膠的低聲速特性，它還是一種理想的聲學(xué)延遲或高溫隔音材料。該材料的聲阻抗可變范圍較大(103~107kg／m2·s)，是一種較理想的超聲探測(cè)器的聲阻耦合材料水聲反聲材料是指聲波由水中入射到材料層上能無(wú)損耗地全部反射出去的材料。在潛艇上構(gòu)成聲納設(shè)備聲學(xué)系統(tǒng)的材料中，水聲反聲材料是非常重要的，它可以使聲納單方向工作，消除非探測(cè)方向來的假目標(biāo)信號(hào)的干擾，同時(shí)隔離裝備體自身噪聲，提高聲納的信噪比和增益。特性阻抗與水的特性阻抗嚴(yán)重失配的材料可用作水聲反聲材料。常壓下空氣的密度和聲速都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水的密度和聲速，空氣的特性阻抗將比水小得多，與水阻抗失配嚴(yán)重，因此含有大量空氣的材料可作為常壓水中的反聲材料。氣凝膠高孔隙率且超輕質(zhì)的特點(diǎn)使其成為最佳的水聲反聲材料，既具有良好的水聲反聲效果，又不增加潛艇的重量。第35頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光學(xué)領(lǐng)域純凈的SiO2氣凝膠是透明無(wú)色的，它的折射率（1.006～1.06）非常接近于空氣的折射率，這意味著SiO2氣凝膠對(duì)入射光幾乎沒有反射損失，能有效地透過太陽(yáng)光。

SiO2氣凝膠可以被用來制作絕熱降噪玻璃。利用不同密度的SiO2氣凝膠膜對(duì)不同波長(zhǎng)的光制備光耦合材料，可以得到高級(jí)的光增透膜。

SiO2氣凝膠的折射率和密度滿足n-1≈2.1×10-4r/(kg/m3)，當(dāng)通過控制制備條件獲得不同密度的SiO2氣凝膠時(shí)，它的折射率可在1.008-1.4范圍內(nèi)變化，因此SiO2氣凝膠可作為切侖科夫探測(cè)器中的介質(zhì)材料，用來探測(cè)高能粒子的質(zhì)量和能量。

第36頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月過濾與催化領(lǐng)域超微粒子特定的表面結(jié)構(gòu)有利于活性組分的分散,從而可以對(duì)許多催化過程產(chǎn)生顯著的影響。氣凝膠是一種由納米粒子組成的固體材料，這種材料具有小粒徑、高比表面積和低密度等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使氣凝膠催化劑的活性和選擇性均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)催化劑，而且活性組分可以非常均勻地分散于載體中，同時(shí)它還具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，可以有效的減少副反應(yīng)發(fā)生。因此氣凝膠作為催化劑，其活性、選擇性和壽命都可以得到大幅度地提高，具有非常良好的催化特性。

第37頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月過濾與催化領(lǐng)域----部分氧化

SiO2、Pt/SiO2、Cr2O3、Fe2O3等催化乙醛氧化為乙酸；NiO/Al2O3、NiO/SiO/Al2O3催化2甲基丙烷、丙烷、異丁烷氧化為丙酮；CuO/Al2O3催化丁烷、1-丁烯氧化為呋喃等。----過氧化

TiO2-SiO2復(fù)合氧化物氣凝膠是近年來發(fā)現(xiàn)的非常有效的烯烴過氧化催化劑。1-己烯、環(huán)己烯、降冰片烯等用TiO2-SiO2氣凝膠催化氧化為相應(yīng)的過氧化物。在催化環(huán)己烯醇的過氧化反應(yīng)中，10min內(nèi)環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%。---硝基化

PbO2-ZrO2、NiO-Al2O3、NiO-SiO2、NiO2-SiO2、NiO-MgO-Al2O3、PbO-SiO2、NiO-Fe2O3-Al2O3等氣凝膠催化劑可以催化芳香族和脂肪族的碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為相應(yīng)的硝基化物。----氫化

Rh負(fù)載于TiO-SiO2氣凝膠上催化苯加氫為環(huán)己烷；Cu-Al2O3氣凝膠催化環(huán)戊二烯加氫為環(huán)戊烯；Ni-SiO2氣凝膠催化甲苯加氫為甲基環(huán)己烷；Pb-Al2O3、Ni-Al2O3、Ni-SiO2-Al2O3氣凝膠催化硝基苯加氫為苯胺；Cu-ZrO2、Cu-ZnO-ZrO2、ZrO2、Cu-Al2O3、Zn-Al2O3、Cu-ZnO-Al2O3氣凝膠等催化CO2加氫制甲醇等。Pajonk等研究了CuO-Al2O3氣凝膠催化環(huán)戊二烯選擇加氫至環(huán)戊烯,選擇性達(dá)到100%，轉(zhuǎn)化率是所研究催化劑中最高的。----氧化

Pd/SnO2氣凝膠催化劑具有良好的CO氧化活性。Pd/TiO2-CeO2氣凝膠催化劑在室溫下可使CO被100%氧化。Pt/ZrO2-CeO2氣凝膠催化劑用于汽車尾氣凈化，CO、NOX、CH化合物的轉(zhuǎn)化率都有明顯提高。----異構(gòu)化

Nb2O5、Nb2O5/SiO2、ZrO2/SiO2等氣凝膠催化劑催化12丁烯轉(zhuǎn)變?yōu)轫樆蚍?2丁烯。第38頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月吸附領(lǐng)域

由于氣凝膠由納米顆粒骨架構(gòu)成，具有高通透性的三維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，擁有很高的比表面積(600～1200m2·g-1)和孔隙率(高達(dá)90%以上)，且孔洞又與外界相通，因此它具有非常良好的吸附特性，在氣體過濾器、吸附介質(zhì)方面有著很大的應(yīng)用價(jià)值。

對(duì)比疏水SiO2氣凝膠、活性炭纖維以及活性炭顆粒對(duì)吸附介質(zhì)為苯、甲苯、四氯化碳、乙醛的吸附性能測(cè)試結(jié)果，比較發(fā)現(xiàn)，SiO2氣凝膠的吸附性能較活性炭纖維(ACF)和活性炭顆粒(GAC)更為優(yōu)越。而且通過改性制備出的疏水SiO2氣凝膠，可以避免親水型活性炭在潮濕環(huán)境下吸附性能大幅降低這種缺陷。同時(shí)若將SiO2氣凝膠進(jìn)行第一次吸附脫附后，再次進(jìn)行吸附研究，SiO2氣凝膠可方便地經(jīng)由熱氣流脫附,再吸附容量基本不變，這就為循環(huán)利用創(chuàng)造了有利的條件。第39頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月捕獲高速粒子

硅氣凝膠是折射率可調(diào)的材料，使用不同密度的氣凝膠介質(zhì)作為切倫柯夫閥值探測(cè)器，可確定高能粒子的質(zhì)量和能量。高速粒子很容易穿入多孔材料并逐步減速，實(shí)現(xiàn)“軟著陸”，如選用透明氣凝膠在空間捕獲高速粒子，可用肉眼或顯微鏡觀察被阻擋、捕獲的粒子。

彗星離子速度極高,一般的材料很難捕捉得到。而硅氣凝膠質(zhì)量較輕,透明度較好,可升入太空準(zhǔn)確確定這些高速粒子的位置,且其表面積大、熱導(dǎo)率低對(duì)磁和紫外輻射的抵抗能力強(qiáng),不受其它粒子的腐蝕,在太空中是不可替代的首選材料。目前在“開創(chuàng)火星”任務(wù)中使用的就是硅氣凝膠,而且收集氣凝膠顆粒可用于保護(hù)太空鏡。星塵號(hào)探測(cè)器攜帶的氣凝膠所捕捉到的彗星塵埃第40頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NASA的彗星灰塵俘獲器，裝置了氣凝膠捕獲高速粒子第41頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電學(xué)領(lǐng)域氣凝膠具有低介電常數(shù)（1<e<2），而且可通過改變其密度調(diào)節(jié)介電常數(shù)值。隨著微電子工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)集成電路運(yùn)算速度的要求越來越高。一般而言，所用襯底材料的介電常數(shù)越低，則運(yùn)算速度越快?，F(xiàn)在集成電路所用的襯底材料為Al2O3，其介電常數(shù)為10，目前的趨勢(shì)是使用聚酰亞胺（e~3）或其它高聚物介電材料替代Al2O3，然而，高聚物的熱膨脹系數(shù)較高，容易引起應(yīng)力以及變形。氣凝膠具有一些更優(yōu)越的特性，其介電常數(shù)值很低且可以調(diào)節(jié)，其熱膨脹系數(shù)與硅材料相近因此應(yīng)力很小，而且相對(duì)聚酰亞胺它有良好的高溫穩(wěn)定性。因此如將集成電路所用的襯底材料改成氣凝膠薄膜，其運(yùn)算速度可提高3倍。第42頁(yè)，課件共48頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分形特性SiO2氣凝膠具有由納米顆粒組成的網(wǎng)絡(luò)多孔結(jié)構(gòu)，其密度的大小與標(biāo)度尺寸有關(guān)。如果尺度足夠長(zhǎng)，大于關(guān)聯(lián)長(zhǎng)度x，氣凝膠可認(rèn)為是均勻的，此時(shí)其密度為常數(shù)，對(duì)應(yīng)于宏觀密度。如果分析尺度減小到小于氣凝膠納米顆粒尺寸a的范圍，則得到的密度將等于骨架的密度，即致密SiO2的密度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于宏觀密度。若尺度