毕业设计（论文）《纳米材料炭气凝胶研究》.docVIP

PAGE PAGE 5 纳米材料炭气凝胶的研究综述 姓名： 指导老师： 日期：2013/4/24 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 一纳米材料炭气凝胶的基本特征 1 1.1纳米材料概述 1 1.2气凝胶的基本特征概述 1 1.3炭气凝胶的发展状况 2 二炭气凝胶的制备工艺 3 2.1溶胶-凝胶及老化过程 3 2.2凝干燥过程 4 2.3高温炭化过程 4 三炭气凝胶的应用研究进展 4 3.1在电化学方面的应用 5 3.2作隔热材料 5 3.3其他领域应用 6 四参考文献 6 一纳米材料炭气凝胶的基本特征 具有知识经济时代特征的21世纪,将是生命科技和信息科技高速发展和广泛应用的时代,而纳米科学和技术将促进包括生命科技、信息科技在内的几乎所有技术的飞速发展。能源、信息和材料被认为是现代国民经济的三大支柱,新型材料的研究、开发与应用直-接反映一个国家科学技术与工业水平高低纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力,对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象,也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。 1.1纳米材料概述 纳米(Nanometer,nm)是一种几何尺寸的度量单位,一纳米为十亿分之一米。纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(0.1一10伪m)的材料,包括纳米颗粒(零维材料),直径为纳米量级的、管、线(一维材料),厚度为纳米量级的薄膜与多层膜(二维材料),以及基于上述低维材料所构成的致密或非致密固体。纳米科学技术是基于纳米尺度的物理学、化学、材料学、生物学、电子学、信息等多学科构成的一个综合学科交叉体系。一般说来纳米科学是研究纳米尺度范畴内原子、分子和其它类型物质运动和变化的科学,而在同样尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术则为纳米技术(Nanot.ochnology)。由于纳米材料的尺度处于原子簇和宏观物体交界的过渡域,是介于宏观物质与原子或分子间的过渡亚稳态物质,相对传统固体材料,纳米材料具有显著的量子尺寸效应、表面与介面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应,并且表现出奇异的力学、电学、磁学、光学、热学和化学特性[1] 1.2气凝胶的基本特征概述 气凝胶，又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。如明胶、阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。气凝胶也具凝胶的性质，即具膨胀作用、触变作用、离浆作用。 气凝胶是一种固体物质形态，世界上 密度最小的 固体。密度为3kg/每立方米。一般常见的气凝胶为硅气凝胶，其最早由美国科学工作者Kistler在1931年制得。气凝胶的种类很多，有硅系，碳系，硫系，金属氧化物系，金属系等等。aerogel是个组合词，此处aero是形容词，表示飞行的，gel显然是凝胶。字面意思是可以飞行的凝胶。任何物质的gel只要可以经干燥后除去内部溶剂后，又可基本保持其形状不变，且产物高孔隙率、低密度，则皆可以称之为气凝胶。 1.3炭气凝胶的发展状况 第一块气凝胶的问世始于1931年,美国斯坦福大学的瓦stler将硅酸钠和盐酸混合 反应生成水凝胶,用乙醇置换其中的水得到醇凝胶,在高于乙醇临界点的条件下进行干燥,使凝胶孔隙中充满气体,即得到硅气凝胶，后来Ktle:制备了金属氧化物和明胶等系列气凝胶Ktler的工作一直未得到人们的重视,直到六十年代才有人重复他的工作。1968年Nicoloan利用硅酸一步溶胶一凝胶过程制备出氧化硅气凝胶,使凝胶的千燥周期大大缩短,推动了气凝胶的研究进展。此后透明块状氧化硅气凝胶广泛应用于切仑可夫测器。凝胶作为太阳能收集器的透光覆盖层也获得了专利。这些实际应用的成功引起了科学家对气凝胶研究的兴趣,在二十世纪八十年代关于气凝胶的研究空前活跃。科学家们研究气凝胶奇异的物理特性,探索气凝胶的微结构,开发新的气凝胶工艺过程和制备工艺路线。 1985年Tewari使用二氧化碳作为超临界干燥介质,成功地进行了湿凝胶的干燥,使干燥温度降至室温,提高了设备的安全可靠性,推动了气凝胶的商业化进程。Wofgnier和Phalippou采用三点弯曲技术(tbree一pointbending)测定了硅气凝胶的机械性能。他们发现气凝