<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>作為最輕的固體材料,具有極高的空隙率和比表面積,已開始在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。目前,商業(yè)化的<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>產(chǎn)品主要用于隔熱領(lǐng)域,產(chǎn)品以硅<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>為主,在催化、電化學(xué)等其他領(lǐng)域的商業(yè)應(yīng)用亟待開發(fā)。
德國Hamburg University of Technology的Irina Smirnova和Pavel Gurikov在The Journal of Supercritical Fluids上發(fā)表了題為“Aerogel production: current status, research direction, and future opportunities”的文章,從大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的角度對<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>產(chǎn)品的現(xiàn)狀、已有研究領(lǐng)域及未來發(fā)展方向進行了綜述,嘗試分析極具潛力的<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>應(yīng)用領(lǐng)域,從而為學(xué)術(shù)研究方向的確定提供參考。
產(chǎn)品現(xiàn)狀部分,文章介紹了商業(yè)化<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>的幾種主要形式,包括單體、粉體、顆粒、<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>氈等;列表給出了世界范圍內(nèi)主要的商業(yè)化<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>生產(chǎn)公司;介紹了目前<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>產(chǎn)品的生產(chǎn)流程,指出與實驗室合成<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>不同,目前工業(yè)生產(chǎn)的<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>均未經(jīng)歷溶劑置換步驟,大規(guī)模的溶劑置換工藝開發(fā)仍待解決;對<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>的三種干燥方式(常壓干燥、冷凍干燥、超臨界干燥)進行了對比介紹;最后列表給出了目前<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>產(chǎn)品的主要應(yīng)用領(lǐng)域。
基于目前商業(yè)產(chǎn)品主要為無機<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>,作者認為,有機<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>的規(guī)模化生產(chǎn)和商業(yè)應(yīng)用具有巨大的市場前景。有機<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>由于具有良好的機械彈性、生物相容性、生物可降解性、多種功能團等,在生命科學(xué)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。目前有機<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>的實驗室研究已經(jīng)較為成熟,要生產(chǎn)具有一定市場競爭力的有機<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>產(chǎn)品,要解決的問題主要集中在生產(chǎn)工藝的大規(guī)劃化和原材料獲取兩個方面,需進一步開展以下方面的研究:
· 從易得性、環(huán)保性、生命周期、可循環(huán)利用等幾個方面對<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>生產(chǎn)原材料進行多樣化評估。
· 加深對雜化<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>材料的理解:包括結(jié)構(gòu)-性能之間關(guān)系,以及個體聚合物性能對最終雜化材料
整體的影響。
· 實現(xiàn)對有機<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>的規(guī)?;a(chǎn),包括實現(xiàn)規(guī)?;娜軇┲脫Q過程。
· 建立/擴大規(guī)模尺寸可控、孔隙率可控的有機/雜化<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>顆?;蚶w維的生產(chǎn)裝置。
· 由于目前生產(chǎn)中大多數(shù)操作依據(jù)經(jīng)驗展開,為進一步優(yōu)化或擴大生產(chǎn)流程,應(yīng)對溶膠形成、溶
劑置換、膠體膨脹收縮、干燥等多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)開展多尺度的流程模擬。
· 目前<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>產(chǎn)品生產(chǎn)仍是分批進行,實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)是下一步發(fā)展方向。
· 為促進不同來源<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>產(chǎn)品之間的對比,需建立<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>材料性能評價標(biāo)準(包括如何測量孔的大小、不規(guī)則形狀樣品或粉末的密度、導(dǎo)熱系數(shù)、機械性質(zhì)等),這需要各個研究機構(gòu)之間進一步合作。
堅信<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>產(chǎn)業(yè)會在接下來的幾年繼續(xù)保持高速發(fā)展的關(guān)鍵在于,要加強原料及生產(chǎn)過程的控制,進一步降低<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>產(chǎn)品價格,并促進學(xué)術(shù)研究和工業(yè)應(yīng)用相結(jié)合。此時,新型<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>的開發(fā)應(yīng)以應(yīng)用為導(dǎo)向,從一開始就了解目標(biāo)產(chǎn)品的優(yōu)缺點。通過學(xué)術(shù)機構(gòu)和工業(yè)公司之間的密切合作推動<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。作者認為以下幾個研究方向是急需并且最有前途的。
1) 聚合物<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>
2) 雜化<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>
3) 導(dǎo)電<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>
4) <a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>生產(chǎn)流程優(yōu)化
5) <a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>生產(chǎn)原型機的制造
總之,加強開展以應(yīng)用為導(dǎo)向的<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>相關(guān)研究,加強<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>生產(chǎn)流程優(yōu)化,推動<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>材料在生命科學(xué)、環(huán)境、電化學(xué)等多個領(lǐng)域的應(yīng)用,推動<a href="http://" target="_blank" title="氣凝膠">氣凝膠</a>產(chǎn)品的快速發(fā)展。