​多功能的气凝胶玻璃

气凝胶玻璃是一种新型建筑材料,可以代替各种玻璃。它可在现代科技和高科技领域得到广泛应用:如做航天、航海的窥视窗;代替汽车的钢化玻璃;在原子能和激光领域作为可透过各种射线的结构材料和做精密光学仪器的光学元件等。总之,它可替代普通玻璃、有机玻璃、塑料并能在这三种材料胜任的其他领域大显身手。

虽然在外形,透明度和染色方面类似普通玻璃,但许多优点却是普通玻璃远不及的:

1、热稳定性和耐热冲击能力超过石英玻璃,即使在1300℃高温状态下将它放入水中,也不会破裂;

2、它的比重很小,仅为0.07-0.25g/cm3,是普通玻璃的几十分之一;

3、具有比矿物棉更好的隔热保暖性能;它不燃烧,是良好的防火材料;

4、还具有良好的隔音性能,比一般金属和玻璃高4倍以上,气凝胶玻璃的中间产物是气凝胶体。最早的气凝胶体是从硅胶中分离出来的。当然,也可从其他材料中获得。例如,从刚玉、钨、氧化铁、氧化锌、氧化锡、纤维素、硝化纤维素、动物凝胶、琼脂、蛋白、树胶中都可获得气凝胶体。

气凝胶玻璃的主要技术参数如下:密度:0.07-0.25g/cm3;导致系数:0.021W/m2.K;折射率:1.015-1.055;气孔尺寸:10-20nm;声音传播速度:120m/s;声阻:105×104kg/m2.s;耐热性:1300℃;二氧化硅含量:99.99%。

气凝胶玻璃的制备分两步:首先,从硅烷中获得硅醇凝胶;然后,使硅醇凝胶进入结晶和干燥过程,以便从凝胶中排除溶剂,整个过程均在一定压力和温度下进行,可用电子计算机控制整个制备过程。

气凝胶玻璃若用于建筑,能使房屋既隔热又保暖;若用于高层建筑时,可取代一般幕墙玻璃,大大减轻建筑物自重和起防火作用。实践证明,在两层普通玻璃中间夹一层气凝胶玻璃,使传热系数从3W/m2.K下降到0.5W/m2.K。此外,气凝胶玻璃比所有无机材料的传播声音速度都慢,声音在气凝胶玻璃中仅为100-120m/s。

气凝胶玻璃虽然具有许多优良的物理性能,但由于价格比较高,几何尺寸较小,目前仅能达到(20-60)×(20-60)×(2-3)cm,限制了它的使用范围。但随着科学技术不断进步,它会有广阔的发展前景。

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