氣凝膠的物理特性

氣凝膠的物理特性介紹

氣凝膠是指通過溶膠凝膠 法，用一定的干燥方式使氣體取 代凝膠中的液相而形成的一種納 米級多孔固態材 。如明膠、阿拉 伯膠、、硅膠、毛發、指甲等。 氣凝膠也具凝膠的性質，即具膨 脹作用、觸變作用、離漿作用。 氣凝膠是地球上最 輕的固體 。氣凝膠密度極低，是地球上最 輕的固體。目前，最輕的氣凝膠 是一種“全碳氣凝膠"，密度僅有 0.16mg/cm3（去除空氣密度）， 僅為空氣密度的1/6。把這種材料 放在花朵上，柔軟的花蕊幾乎沒 有變形。 氣凝膠相比于普通多孔材料 有一個重要的特點：其骨架在納 米尺度。因此，當可見光穿過時 散射較小，看上去像“凍住的煙

“氣凝膠有什么用途？"相信每個人都會有這樣的疑問。回答也會是 各式各樣，“它有著極低的熱導率，可以作為超級隔熱材料"“它可以用 作電極"“它可以用于污染治理

氣凝膠性能需要關注什么？

氣凝膠（aerogel）具有極低的表觀密度、 高孔隙率、高比表面積等特點，從而使其具有 良好的阻隔性能、極低的熱導率以及高吸附、 催化和負載能力等優異性能。因此，氣凝膠有 望作為隔熱保溫材料、阻燃材料、隔音材料、 高效吸附材料、催化劑載體材料、光學器件及 電極能源材料等得到廣泛應用，被視為“未來 具有潛力的材料之一" 隨著氣凝膠制造技術的發展和工程應用的 迫切需求，氣凝膠的力學性能和變形機制研究 便顯得尤為重要

氣凝膠測試儀TA.XTC—力學性能測試 氣凝膠力學性能指標： l 氣凝膠蠕變測試 l 氣凝膠應力松弛 l 氣凝膠十萬次疲勞能力測試 l 氣凝膠彈性模量 l 氣凝膠屈服能

TA.XTC應用介紹—氣凝膠的物理特性

試驗目的：氣凝膠還具有優異的抗機械擠壓疲勞性能,且在移除驅使變形載荷后,可以自動恢復至 初始形態,能夠作為彈性材料使用。上海保圣TA.XTC測試儀具有單次10萬次循環能力疲勞測試性能 ，本次實驗采用上海保圣TA.XTC測試儀對氣凝膠抗疲勞能力進行測試。 試驗儀器與配件：上海保圣TA.XTC-20測試儀 樣品準備：將氣凝膠樣品放置于實驗平臺上，采取循環試驗對氣凝膠樣品進行20次循環下壓處 理，下壓形變量為樣品起始高度的60%。

測試結論： 采用上海保圣TA.XTC測試儀對氣凝膠進行循環曲線如圖所示。根據曲線圖獲取有效數據 可以得到樣品在多組循環下壓作用下的最大應力以及最小應力。通過計算可以得到樣品的循 環特性等反應材料耐疲勞性能的物性數據。

TA.XTC應用介紹—氣凝膠的物理特性

試驗目的：彈性模量是氣凝膠重要的性能參 數，從宏觀角度來說，彈性模量是衡量氣凝膠抵 抗彈性變形能力大小的尺度，從微觀角度來說， 則是原子、離子或分子之間鍵合強度的反映。 試驗儀器與配件： 保圣TA.XTC測試儀 柱形探頭 樣品準備： 將氣凝膠樣品置于實驗平臺上，啟動儀器，實 驗探頭將下壓樣品形變量的30%，保持60s，然后儀器 獲取樣品應力變化。

測試結論： 采用上海保圣TA.XTC測試儀對氣凝膠進行單軸壓力試驗，可以得到如圖所示的應力應變曲線。對 TA.XTC儀器自配軟件可以直接對數據分析，獲取可以得到氣凝膠樣品的彈性模量為18.486kp

TA.XTC應用介紹—氣凝膠的物理特性

試驗目的：氣凝膠復合材料具有良好的隔熱性能 和較高的強度，對其進行蠕變性能測試，可評估其實 際使用過程中斷裂韌性，從而觀察其使用效果。 試驗儀器與配件： 保圣TA.XTC測試儀 樣品準備：實驗開始前將樣品置于實驗平臺上， 啟動儀器，實驗探頭將以1000gf的力下壓樣品，保持 30s，然后儀器獲取樣品應變變化

TA.XTC應用介紹—氣凝膠的物理特性

采用上海保圣TA.XTC測試儀對氣凝膠進行形變保持壓縮應力松弛實驗，可以得到如圖所示的 應力松弛曲線。對曲線上的數據進行獲取可以得到樣品在形變量為30%時的初始應力為1242.279gf ，以及下壓1min后的作用力650.402gf，參考《GB/T1685-2008 硫化橡膠或熱塑性橡膠 在常溫和 高溫下壓縮應力松弛的測定》中關于材料應力松弛相關測定，可以得到該材料的應力松弛R0為 0.476。