通過(guò)有機(jī)三烷氧基硅烷衍生的溶膠 - 凝膠過(guò)程具有較高的機(jī)械性能的有機(jī) - 無(wú)機(jī)雜化氣凝膠

1、通過(guò)有機(jī)三烷氧基硅烷衍生的溶膠凝膠過(guò)程具有較高的機(jī)械性能的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化氣凝膠硅氧烷為基礎(chǔ)的低密度氣凝膠和類(lèi)氣凝膠的干凝膠的一個(gè)簡(jiǎn)要概述。氣凝膠是高多孔固體無(wú)機(jī)氧化物，由金屬，交聯(lián)聚合物和碳原子組成，被稱(chēng)為擁有許多優(yōu)異的物理性能，如帶有低折射率高可見(jiàn)光透明度，低介電性能，非常低的熱傳導(dǎo)性。氣凝膠，因此被視為一個(gè)有前途的候選應(yīng)用，如超絕緣體然而，自1931年以來(lái)的首次發(fā)明氣凝膠以來(lái)，由于氣凝膠缺乏的機(jī)械性能，氣凝膠大規(guī)模生產(chǎn)和的應(yīng)用已顯著氣

2、餒。這個(gè)評(píng)論介紹了巨大努力，來(lái)帶有改善氣凝膠的機(jī)械性能，具有特別突出的亮度，這是我們最近的在使用甲基三甲氧基硅氧烷（MTMS）控制溶膠凝膠化學(xué)性來(lái)獲得的彈性有機(jī)無(wú)機(jī)混合氣凝膠塊制品中研究發(fā)現(xiàn)的結(jié)果。關(guān)鍵詞：溶膠凝膠，氣凝膠，干凝膠，有機(jī)無(wú)機(jī)混合物，機(jī)械性能。1.簡(jiǎn)介多孔固體，如硅膠，沸石，木炭和聚合物泡沫，被利用在日常生活和干燥，緩沖，保溫，過(guò)濾，吸附，定量，催化等行業(yè)。為了滿(mǎn)足不同的需求，必須充分控制材料的形狀（顆粒，薄膜或塊制品）和

3、化學(xué)成分。在一個(gè)給定的的環(huán)境中，物理性能，包括機(jī)械和高溫穩(wěn)定性和化學(xué)電阻率也應(yīng)足夠高，以確保長(zhǎng)期穩(wěn)定。此外，對(duì)孔徑，孔體積（孔隙度）和形態(tài)的精確控制對(duì)上述目的的有效應(yīng)用是特別可取的。無(wú)機(jī)，有機(jī)或有機(jī)無(wú)機(jī)混合多孔材料正在積極研究來(lái)建立對(duì)這些性能是廣泛控制和開(kāi)辟新的可能性來(lái)實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用范圍?；跉怏w吸附行為的基礎(chǔ)上，把多孔材料按孔徑大小分為三個(gè)組，微孔（孔徑50納米）。在基于無(wú)機(jī)多孔材料，沸石是典型的微孔材料，由分子大小的微孔組成，嵌在鋁

4、硅酸鹽或硅酸鹽結(jié)晶框架中。巨大的表面積活性炭是微孔材料的另一個(gè)著名的實(shí)例。最初由柳澤敦等人開(kāi)發(fā)的介孔材料是以有序介孔硅酸鹽為代表的。（密克羅尼西亞系列）和克雷斯吉等。（MCM系列）。大孔材料擁有無(wú)機(jī)材料相分離，復(fù)制，犧牲模板，和發(fā)泡等性能。在一般情況下，微孔是增加表面積的權(quán)宜之計(jì)，而中觀和孔隙，在提高材料的質(zhì)量運(yùn)輸上存在優(yōu)勢(shì)。在積極研究當(dāng)中的多孔材料，氣凝膠是一種多孔固體具有獨(dú)特的物理特性的特定類(lèi)別。具有代表性的可控多孔性二氧化硅氣凝膠

5、具有無(wú)序開(kāi)放中孔，這些孔徑達(dá)幾十納米和高孔隙率（通常圖.2典型的醇衍生的溶膠凝膠過(guò)程的反應(yīng)設(shè)計(jì)圖。在這種情況下，四烷氧基硅烷[Si()4]在酸或堿催化條件下進(jìn)行水解和縮合。根據(jù)不同的pH條件下，“膠體”或“高分子凝膠”將獲得不同的反應(yīng)機(jī)制。一般都是從氣凝膠超臨界干燥（SCD）的低密度濕凝膠，以防止毛孔收縮和崩潰，和膠體凝膠獲得通常有利于獲得低密度氣凝膠。還介紹RLCA和RLMCA固化物的模擬結(jié)構(gòu)（通過(guò)參考.22，詳情請(qǐng)參閱文本）。在一般

6、情況下，堿催化過(guò)程在四烷氧基硅烷衍生系統(tǒng)受到青睞，因?yàn)樵谀z體凝膠中合成了更粗糙和更獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)，更容易比高分子凝膠干燥，結(jié)果就是成為反應(yīng)有限的單體集群集合（RLMCA）。高分子凝膠是典型的由少支鏈聚合物衍生出的反應(yīng)有限、集群集群集合體（RLCA），并且如果沒(méi)有因?yàn)槭湛s的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的窄間隙和低溶劑擴(kuò)散作用，溶劑在高分子凝膠中通常是更難被移除，這也就導(dǎo)致更高密度的氣凝膠。酸堿兩步的過(guò)程，是酸催化水解和堿催化縮合的組合，被認(rèn)為是在廣泛控制氣凝

7、膠性能方面更有利，在后文會(huì)詳細(xì)描述。在最后的干燥步驟，在濕凝膠的溶劑必須移除，空氣取代來(lái)獲得孔隙。由于產(chǎn)生的濕凝膠是十分易碎的，這是因?yàn)樗牡凸滔喾謹(jǐn)?shù)，較弱二氧化硅粒子的連接作用，所以在干燥過(guò)程中需要特殊的關(guān)注。液體的蒸發(fā)會(huì)造成嚴(yán)重的收縮和開(kāi)裂，這是由于在干燥中的凝膠體固液氣界面的新月形物上高毛細(xì)管壓力的作用，并且孔隙率不會(huì)保持不變。為了避免這種情況，經(jīng)常利用超臨界流體進(jìn)行干燥。在這個(gè)過(guò)程中，所謂超臨界干燥（SCD），多孔網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有收縮，