Undirbúningsferli, gerðir og notkunargreining á loftgelfilmuefnum
Vegna einstakrar þrívíddar nanoporous uppbyggingu þess sýnir loftgel framúrskarandi hitaeinangrunarafköst, lágan rafstuðul, lága hitaleiðni, mikið sérstakt yfirborð og aðra eiginleika og hefur fengið mikla athygli á sviði rafeindabúnaðar, hitaeinangrunar, orkugeymslu. kerfi o.s.frv. Á undanförnum árum, með hraðri þróun á markaði fyrir nothæfar og flytjanlegar rafeindavörur, hafa fleiri kröfur um frammistöðu verið settar fram fyrir ýmis orkugeymslutæki, svo sem framúrskarandi líftíma, sveigjanleg vinnuskilyrði, umhverfisvænni og öryggi o.s.frv. ., og loftgelfilmuefni hafa vakið mikla athygli í greininni.
Undirbúningur loftgelfilmu
Ólífrænar loftgelfilmur eins og Si02 loftgelfilmur hafa lágan undirbúningskostnað, en vegna veikra tengsla milli nanóagna og viðkvæmni loftgelbeinagrindarinnar er erfitt að smíða sjálfstæða og sterka loftgelfilmu, sem almennt er húðuð á yfirborði loftgelunnar. klút undirlag í formi húðunar.
Aðferðin við að blanda saman nokkrum lífrænum efnum eða samsettum lífrænum-ólífrænum eða lífrænum kolefnisefnum getur bætt upp galla einsþátta loftgelfilmuefna og náð áhrifum viðbótarkosta, sem er óumflýjanleg þróun í þróun loftgelfilmuefna.
Undirbúningur sól
Í ólífrænum kerfum er kísilsól almennt útbúið með vatnsgleri, metýlortosilíkati og etýlortosilíkati sem forefni, sem er blandað saman við leysiefni til að gangast undir vatnsrofs-þéttingarviðbrögð til að mynda litlaus og gagnsæ lím.
Undirbúningsferlið fyrir lífrænt loftgelsol er svipað og ólífrænt loftgel. Almennt eru lífrænar einliða eða fáliður leystar upp í leysum og keðju- eða ógreinileg netkerfi myndast með efnahvörfum.
Til að framleiða sellulósakerfissol, vegna sterkra sameindakrafta milli sellulósa, er erfitt að leysa það upp með almennum leysum. Þess vegna er nauðsynlegt að leysa fyrst upp sellulósa í ákveðnum leysi til að mynda stöðugt og gagnsætt hýdrósól. Eftir að sólin hefur eldast eru einstakar kvoðaagnirnar hægt og rólega fjölliðaðar til að mynda þrívíddar netkerfi.
Kvikmyndagerðarferli
Það fer eftir mismunandi kröfum loftgelfilma, filmugerðarferlarnir sem notaðir eru eru einnig mismunandi, aðallega þar með talið dýfa-dráttaraðferð, snúningshúðunaraðferð, úðaaðferð, steypuaðferð osfrv. Almennt er hún almennt til í tveimur formum:
Önnur er loftgelhúð með undirlagi, sem aðallega húðar sól með ákveðinni seigju á undirlagi með því að dýfa, toga, spinna, úða, skafa, bleksprautuprentun o.s.frv., og myndar loftgel efni með þunnri filmu uppbyggingu eftir þurrkun;
Hitt er að undirbúa loftgelefnið beint í sjálfstæða hvíta stuðningsloftgelfilmu með því að klippa, rúlla, steypa osfrv.
Tegundir og notkun loftgelfilma
Loftgelfilmur geta verið samsettar úr ýmsum mismunandi íhlutum, svo sem ólífrænum (SiO2, TiO₂, SiO2/TiO₂, osfrv.) loftgelfilmum, lífrænum (pólýúretan, pólýimíð, sellulósa osfrv.) loftgelfilmum, samsettum loftgelfilmum (SiO{ {2}}undirstaða, BN-undirstaða, CNI-undirstaða loftgelfilmur, osfrv.), lífmassa- og kolefnisloftgelfilmur.
Ólífræn loftgelfilma
Ólífræn loftgelfilmuefni innihalda aðallega SiO2, TiO2 loftgelfilmu o.s.frv., sem venjulega eru framleidd með alkóhólsalti sem undanfara í gegnum sýru-basa tveggja þrepa hvata, sol-gel ferli og mismunandi húðunarferli. Lausnin pH og mólhlutfall forefnis og vatns mun hafa bein áhrif á kornastærð sólarinnar og þvertengingarstig. Almennt séð eru vélrænni eiginleikar ólífrænna loftgelfilmu lélegir og ekki hægt að nota beint á stórt svæði.
Lífræn loftgelfilma
Pólýúretan (PU) er froðuefni með hitaeinangrun, miklum styrk og gropleika, sem hefur umfangsmikið rannsóknargildi við gerð loftgelfilmuefna. Saadatnia o.fl. þróað pólýúretan loftgel (PUA) efni með steypu, sem getur í raun aukið afköst triboelectric nanogenerator (TENG).
Í samanburði við loftgelfilmur af ólífrænum og lífrænum kerfum er munur á uppbyggingu og frammistöðu. Ólífræn loftgelfilma táknuð með kísilloftgelfilmu er sem stendur þroskaðri loftgelfilma með meiri rannsóknum á sviði varmaeinangrunar.
Hins vegar er venjulega erfitt að mynda ólífrænar loftgelfilmur sem standa undir sjálfbærum loftgelfilmum vegna veikrar þvertengingar milli ólífrænna nanóagna (eins og kísil- og málmnanóagna) sem mynda loftgelbeinagrindina. Lífrænar fjölliða loftgelfilmur hafa oft betri vélræna eiginleika, góðan hitastöðugleika og togeiginleika vegna einstakra byggingareiginleika þeirra.
Samsettar loftgelfilmur
[1] Samsettar loftgelfilmur byggðar á CNT
Cheng o.fl. frá Suzhou Institute of Nanotechnology, kínverska vísindaakademían lagði til staflaða burðarverkfræðistefnu til að útbúa kolefnis nanórör (CNT)-undirstaða loftgelfilmur með þéttum lagskiptum gljúpum byggingum. Með stefnubundinni þéttingu og kolsýringu er hægt að endurgera þrívíddar net einvíddar nanóbygginga í aramíð nanofrefja/kolefnisnanotube blendingum loftgelfilmum í lagskipt porous uppbyggingu með ívilnandi stefnu og samfelldum leiðandi leiðum, og fá þannig hátt sértækt yfirborð (3419m) /g) og mikil leiðni (8540S/m).
Þökk sé lagskiptri, gljúpri uppbyggingu og mikilli leiðni, getur alger tiltekin varnarvirkni (SSE/t) skilvirkni CNI-undirstaða loftgelfilmu náð 200647,9dB·㎝²/g, sem er hæsta gildi meðal tilkynntra loftgelefna.
Lífmassa byggðar og kolefnissamsettar loftgelfilmur
Lífmassa-undirstaða og kolefnis samsett loftgelfilmuefni hafa framúrskarandi kosti eins og lágan kostnað, ofurlétt og umhverfisvæn, sem gerir þau mikið notuð við framleiðslu rafskautsefna. Samsettar loftgelfilmur hafa náð fjölvirkni á sama tíma og þeir halda kostum eins íhluta loftgelfilma. Hægt er að bæta vélræna eiginleika loftgelfilma með fjölliðabreytingum eins og pólýúretani; að bæta við tvívíðum ólífrænum nanóefnum eins og BN bætir rafeinangrunarafköst; Lífmassa-undirstaða loftgelfilmur hafa framúrskarandi rafefnafræðilega eiginleika osfrv.
Samsettar loftgelfilmur hafa framúrskarandi vélræna eiginleika, góðan stöðugleika, sveigjanleika og hörku, og geta einnig náð þyngdarminnkun, orkusparnaði, hávaðaminnkun og öðrum aðgerðum, sem stækkar notkunarsviðið. Þeir geta verið mikið notaðir í snjallfilmum, rafeindatækjum sem hægt er að nota, EMI hlífðarfatnað, persónuleg hitastjórnunarkerfi, rafskautsefni og lífeindafræðileg burðarefni.
Niðurstaða og horfur
Stöðugar umbætur og endurbætur á tækni til að undirbúa loftgelfilmu og sólhúðunarferli, innleiðing lífrænna leysiefna og þróun samsettra efna við önnur efni veita skilvirka leið til undirbúnings og frammistöðubætingar loftgelfilma og bæta byggingarheilleika, sjónrænt. stýranleika, vélrænan sveigjanleika o.fl. loftgelfilma.
Hins vegar eru landamærarannsóknir í þessari grein enn á frumstigi og enn er langt í land fyrir stóran undirbúning og hagnýtingu. Enn þarf að leysa nokkur lykilvandamál:
① Tengslin milli hefðbundinna ólífrænna nanóagna eru veik og beinagrind loftgelunnar er viðkvæm, sem gerir það erfitt að smíða sjálfstæða og sterka ólífræna loftgelfilmu. Hægt er að nota lífræn-ólífræna samsetta eða blendinga undirbúningsleiðir til að gefa loftgelfilmuefninu betri vélræna eiginleika.
② Sem stendur er undirbúningsferlið fyrir loftgelfilmuefni flókið og undirbúningsferlið felur í sér dýra og langvarandi CO2 yfirkritíska þurrkun eða frostþurrkun, sem erfitt er að ná fram lotuundirbúningi. Leita ætti skilvirkara og ódýrara þurrkunarferlis til að ná fram stórfelldri framleiðslu og hagnýtri notkun á loftgelfilmum.
③ Hagnýtt grunnrannsóknarkerfi loftgelfilmuefna er ekki enn fullkomið og þróun fjölnota loftgelfilmuefna er framtíðarþróunarstefnan.
