氧化硅气凝胶复合材料的可控制备方法

技术领域

本发明涉及凝胶复合材料技术领域，具体为氧化硅气凝胶复合材料的可控制备方法。

背景技术

能源短缺已成为全球共同面临的重大问题。据国际能源署分析，到2030年世界能源需求将增长60％。目前，一次能源的最主要构成为不可再生的化石能源(如煤炭、石油及天然气等)，全球化石能源将在本世纪内开采殆尽。化石能源的大量使用也增加了大气中的CO

“开源”和“节流”是应对能源短缺两种基本办法。“开源”，即增加能源供应量，包括增加化石能源的开采量以及开发太阳能、风能、生物能源等新能源。常规化石能源资源总量和开采速度有限，非常规石油能源的开采，如开发油砂及超深海油田等则面临技术困难和环境污染问题，特别是我国的一次性化石能源本已处于过量开采的状态，如过度依赖进口则会造成能源战略布局风险。虽然新能源技术将会为未来能源的发展提供技术储备，但目前还不能作为主流能源大规模使用。因此，“开源”虽然是应对能源短缺问题的最直接办法，但却不是一个最优的解决方案。“节流”，即提高能源使用效率，是在现有能源结构和使用模式状态下，解决能源紧缺问题更有效、更直接、更现实的途径。

能量损耗中大部分是以热的形式损失的，因此在能源节流过程中，采用高效隔热材料及技术，降低热能损失，是有效提高热能利用率的重要手段。当前，尽管现有隔热材料的制备和成型工艺较为成熟，可靠性较高，应用较广泛，但是这些隔热材料还存在着一些严重不足。例如，有机隔热材料导热系数较低，但使用温度不高(如酚醛泡沫塑料最高使用温度仅为150℃)；无机隔热材料主要用于高温隔热场合，但隔热效果由于受到生产工艺的限制难以进一步提高，特别是其导热系数随温度的升高会大幅度增加，往往需要采用大量增加保温层厚度的方式来满足隔热要求，导致成本增加，有效利用空间减少等诸多问题。总地来说，现有隔热材料难以满足民用(工业窑炉、电厂、石油管道等)高效节能以及军用装备(新型导弹、飞行器热防护系统等)等对隔热材料提出的更高要求。因此，开发一种导热系数低、轻质、耐高温、阻燃防火、高效隔热的材料已迫在眉睫。

纳米多孔SiO

截止目前，纳米多孔SiO

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供氧化硅气凝胶复合材料的可控制备方法，纳米多孔SiO

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

氧化硅气凝胶复合材料的可控制备方法，其包括如下步骤：

步骤1：以正硅酸乙酯(TEOS)、去离子水(H

步骤2：采用酸/碱两步法制备SiO

步骤3：然后，SiO

步骤4：再经过超临界干燥得到纤维/气凝胶复合材料，最后经过处理得到纳米多孔SiO

作为本发明所述的氧化硅气凝胶复合材料的可控制备方法的一种优选方案，其中：溶胶-凝胶法制备SiO

水解反应：

缩聚反应，包括脱水反应和脱醇反应：

脱水反应：

脱醇反应：

作为本发明所述的氧化硅气凝胶复合材料的可控制备方法的一种优选方案，其中：合成设备包括：高温高压釜(400℃、40MPa)、搅拌反应釜、氮气手套箱、无氧无水合成线；热处理设备包括：1000℃管式炉、1400℃管式炉、1800℃管式炉、真空气氛烧结炉、高温石墨烧结炉。

作为本发明所述的氧化硅气凝胶复合材料的可控制备方法的一种优选方案，其中：纳米多孔SiO

作为本发明所述的氧化硅气凝胶复合材料的可控制备方法的一种优选方案，其中：用红外吸收光谱FT-IR、固体核磁NMR研究SiO

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)从溶胶-凝胶理论出发，通过工艺设计，分析工艺参数(硅源、催化剂、水含量以及溶剂)对SiO

(2)纳米多孔SiO

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明技术路线图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

氧化硅气凝胶复合材料的可控制备方法，其包括如下步骤：

步骤1：以正硅酸乙酯(TEOS)、去离子水(H

步骤2：采用酸/碱两步法制备SiO

步骤3：然后，SiO

步骤4：再经过超临界干燥得到纤维/气凝胶复合材料，最后经过处理得到纳米多孔SiO

其中：溶胶-凝胶法制备SiO

水解反应：

缩聚反应，包括脱水反应和脱醇反应：

脱水反应：

脱醇反应：

其中：合成设备包括：高温高压釜(400℃、40MPa)、搅拌反应釜、氮气手套箱、无氧无水合成线；热处理设备包括：1000℃管式炉、1400℃管式炉、1800℃管式炉、真空气氛烧结炉、高温石墨烧结炉。

其中：纳米多孔SiO

其中：用红外吸收光谱FT-IR、固体核磁NMR研究SiO

虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。