气凝胶在高分子复合材料制备中的应用分析

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　　摘要：气凝胶是新型的纳米级的多孔材料，有着自己特殊的结构。气凝胶中的分散物质一般为气体，将该气体填充在三维网格的结构缝隙中间。高分子复合材料性能非常高，因此制备过程中的要求也比较高。气凝胶是一种具有网络结构的材料，有低热传导的特点，按照这些特点，气凝胶被用于油水分离、催化载体以及气体吸附等方面。
　　关键词：气凝胶;复合材料;油水分离
　　1气凝胶的制备
　　气凝胶的制备方法包含环氧化物法、水热法以及溶胶凝胶法。水热法赫尔环氧化法的应用非常少，只能够用于指定的气凝胶材料制备过程，大多数都不能用该方法制备。用溶胶凝胶法来制备气凝胶的方法应用范围非常广，是制备气凝胶材料的主要方法。
　　溶胶凝胶法的制备过程为：在反应溶液中首先形成初次粒子，通过他们之间的相瓦碰撞形成了三维的网络结构凝胶。上面的三种反应过程都是同时发生的，溶胶凝胶法的制备方法包含三种：第一，凝聚法即聚合物单体发生在溶液中通过聚合或者是共聚的方式形成凝胶;第二，胶体本身的粉末经过溶胶之后就会发生凝胶化;第三，盐类的前驱体通过水解过程形成溶胶之后进行干燥制成凝胶。
　　2气凝胶以及其复合材料的应用分析
　　气凝胶从本质上来说是一种比较特殊的纳米材料，所以，从这个角度来看，气凝胶有着非常多的优点，例如，较高的孔隙率、相对比较低的热导率，密度较低而且透明性较其他材料较好。正因为气凝胶及其复合材料有着这样的优势，所以，才被广泛地应用在水处理、力学、光学等领域。
　　2.1气凝胶在隔热保温方面的应用分析
　　隔热材料在各个方面都有着非常广泛的应用，从字面意思上看，隔热材料主要是对热量的传递起到有效的阻隔作用，随着建筑行业的发展，阻碍热传递的功能性材料越来越被广泛地应用在建筑行业中。其中，气凝胶一般是可以作为一种隔热板的应用在建筑物的外墙部分，不但能够起到良好的效果，而且还有助于建筑成本的降低。不仅如此，在建筑行业中，气凝胶还可以对气体的运输管道进行保温，并对管道起到良好的保护作用。
　　从物理学的原理上来看，气凝胶的热传导作用主要是通过辐射传导、气态传导以及固态传导这三个方面组成，氣凝胶是具有纳米结构的一种材料，在常压的条件下，气凝胶材料的孔隙内的气体对于热传导的贡献是低于O.O1W/mk的，此外，气凝胶的密度比较低，可以有效地限制由局域所激发的传播，而且在固态传导的方式之下，其传导率非常小，和玻璃材质的材料相比，固态的传导率要低3个数量级。不仅如此，气凝胶的耐高温的性能非常好，当外界温度即使达到800℃的条件下，气凝胶的结构、性质等方面也不会发生显著的变化，甚至一些气凝胶还能承受了2000℃的高温。
　　2.2气凝胶在声学方面的应用
　　在声学的应用方面，多孔材料有着非常广泛的应用。在噪音的防治原理中，各种杂乱无章的声波如果在传播的过程中碰到了多孔的材料之后，就会因为反射作用的存在而使得声波被削弱，剩余的声波会接着在多孔材料中接着传播和削弱，在这个物理现象中，声波所产生的振动和孔壁与界面发生一定的摩擦作用，使得声波转变成为热能进而消失。结合这一物理反应的特点，我们可以看到，气凝胶有着较高的比表面积和孔隙率，那么将气凝胶运用在声学的方面就可以对声波的传播阻隔效果更强，所以，气凝胶越来越被广泛地应用于城市建筑物之中。
　　2.3气凝胶在电学方面的应用
　　从气凝胶的物理特性来看，气凝胶的介电常数是比较低的，不仅如此，气凝胶的介电常数还具有很强的可调控性，所以，气凝胶往往是被作为一种衬底的材料被广泛应用于集成电路之中。从物理学的原理来看，集成电路的衬底材料所应具有的介电常数和电子的运算速率是呈现反比例的关系的，也就是说，介电常数越大，其运算的速率也就越慢。而气凝胶材料的介电常数是非常小的，这对于提高电子的运算速率有着非常好的效果。不仅如此，气凝胶还有一大优势就是它还是一种电绝缘的材料，这样就可以杜绝电路漏电的可能性。
　　2.4气凝胶在水污染处理方面的应用
　　水是人类赖以生存的重要资源，尤其是近些年水质量的恶化，使得人们越来越重视到水资源质量的重要性。随着我国工业化的发展，一些企业为了追求自身的经济效益，往往把污染的废水排人河流和海洋之中，对人们的身体健康造成了巨大的威胁。而将气凝胶材料应用于水污染处理中有着非常好的效果。其优势主要在于气凝胶材料不仅不会对水资源造成污染，而且吸附污染物有着快速的效果，更主要的是气凝胶的价格低廉。其主要的原理为，气凝胶具有多孔性的特点，因此具有一定的吸附特性，材料的表面分子受到了不均匀的作用力，在这种力的作用下使得材料的表明发生了吸附的现象。当多孔性的聚合物的表面和溶液进行接触时，多孔材料表面的自由场吸引力会吸附溶液分子，这样，被吸附的溶液分子在自身热运动的作用下，会进一步摆脱多孔材料对其的吸附作用，形成了脱附的现象，而且该材料的脱附效率和吸附效率是相等的，所以气凝胶材料不仅不会对水资源造成污染，而且吸附污染物有着快速的效果，在水污染的处理中有着非常广阔的应用前景。
　　参考文献：
　　[1]郭海涛.导电高分子气凝胶的可控制备及性能研究[D].北京：北京理工大学，2016.
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