低密度SiO2氣凝膠的制備及球形制品研究.pdf

1、SiO2氣凝膠作為一種結(jié)構(gòu)可控的納米多孔材料，因其超低密度，被用作ICF實驗中的填充材料。本文結(jié)合溶膠-凝膠技術(shù)，以正硅酸乙酯為硅源，采用常壓干燥和CO2超臨界干燥工藝優(yōu)化工藝參數(shù)，并自行設(shè)計模具，通過凝膠注模成型工藝及CO2超臨界干燥技術(shù)制備出厘米級SiO2氣凝膠球體，同時對制備氣凝膠的物相、疏水性、收縮率、微觀形貌、熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)等性能進(jìn)行表征。
　　采用常壓干燥法獲得H2O/TEOS和EtOH/TEOS最佳摩爾比為4和8，最

2、佳pH值為6.6~7.5。衍生法表面改性時，由MTES/VTES修飾劑的氣凝膠密度最低(0.203 g·cm-3)，具有良好的疏水性(152.02°)，結(jié)構(gòu)更疏松。原位法改性時，當(dāng)MTES/TEOS=1.0時疏水角最大(153.62°)，密度最低(0.186 g·cm-3)。
　　采用CO2超臨界干燥制備SiO2氣凝膠，選擇表面張力小的溶劑與EtOH混合進(jìn)行溶劑交換，混合介質(zhì)中干燥得到的SiO2氣凝膠的性能明顯比單一乙醇介質(zhì)中干燥

3、的性能要好，由乙醇/正己烷和乙醇/丙酮作為溶劑獲得的氣凝膠具有較好的機械性能和較低的密度。老化溫度對SiO2氣凝膠的結(jié)構(gòu)及機械性能影響較大。在5℃下制備的氣凝膠外觀較完整，密度低至0.180 g·cm-3。
　　自行設(shè)計模具，采用凝膠注模成型工藝制備濕凝膠球體，討論時間和溫度對體積收縮率的影響。采用MTES/TEOS基醇(丙酮)凝膠注模成型工藝及CO2超臨界干燥技術(shù)制備厘米級疏水性 SiO2氣凝膠球體(Φ6 cm)。在MTES/T

4、EOS=0.8時，氣凝膠球較為完整，表現(xiàn)出較好的機械性能，最低的收縮率(17％)，最低的密度(0.103 g·cm-3)，最大的比表面積(996.3 m2·g-1)。微觀形貌觀察顯示由均勻的納米顆粒組成，結(jié)構(gòu)疏松，孔分布均勻，疏水接觸角為152°。
　　本文實現(xiàn)了不同溫度下以 DMSO/CO2為溶劑，通過一步老化-溶劑交換方法制備低密度SiO2氣凝膠球(Φ4 cm)。在4℃制備的SiO2氣凝膠球比較完整，且表現(xiàn)最低的密度(0.12