通過有機三烷氧基硅烷衍生的溶膠 - 凝膠過程具有較高的機械性能的有機 - 無機雜化氣凝膠

1、通過有機三烷氧基硅烷衍生的溶膠凝膠過程具有較高的機械性能的有機無機雜化氣凝膠硅氧烷為基礎的低密度氣凝膠和類氣凝膠的干凝膠的一個簡要概述。氣凝膠是高多孔固體無機氧化物，由金屬，交聯(lián)聚合物和碳原子組成，被稱為擁有許多優(yōu)異的物理性能，如帶有低折射率高可見光透明度，低介電性能，非常低的熱傳導性。氣凝膠，因此被視為一個有前途的候選應用，如超絕緣體然而，自1931年以來的首次發(fā)明氣凝膠以來，由于氣凝膠缺乏的機械性能，氣凝膠大規(guī)模生產和的應用已顯著氣

2、餒。這個評論介紹了巨大努力，來帶有改善氣凝膠的機械性能，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）控制溶膠凝膠化學性來獲得的彈性有機無機混合氣凝膠塊制品中研究發(fā)現的結果。關鍵詞：溶膠凝膠，氣凝膠，干凝膠，有機無機混合物，機械性能。1.簡介多孔固體，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，過濾，吸附，定量，催化等行業(yè)。為了滿足不同的需求，必須充分控制材料的形狀（顆粒，薄膜或塊制品）和

3、化學成分。在一個給定的的環(huán)境中，物理性能，包括機械和高溫穩(wěn)定性和化學電阻率也應足夠高，以確保長期穩(wěn)定。此外，對孔徑，孔體積（孔隙度）和形態(tài)的精確控制對上述目的的有效應用是特別可取的。無機，有機或有機無機混合多孔材料正在積極研究來建立對這些性能是廣泛控制和開辟新的可能性來實現廣泛的應用范圍?；跉怏w吸附行為的基礎上，把多孔材料按孔徑大小分為三個組，微孔（孔徑50納米）。在基于無機多孔材料，沸石是典型的微孔材料，由分子大小的微孔組成，嵌在鋁

4、硅酸鹽或硅酸鹽結晶框架中。巨大的表面積活性炭是微孔材料的另一個著名的實例。最初由柳澤敦等人開發(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）。大孔材料擁有無機材料相分離，復制，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宜之計，而中觀和孔隙，在提高材料的質量運輸上存在優(yōu)勢。在積極研究當中的多孔材料，氣凝膠是一種多孔固體具有獨特的物理特性的特定類別。具有代表性的可控多孔性二氧化硅氣凝膠

5、具有無序開放中孔，這些孔徑達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程的反應設計圖。在這種情況下，四烷氧基硅烷[Si()4]在酸或堿催化條件下進行水解和縮合。根據不同的pH條件下，“膠體”或“高分子凝膠”將獲得不同的反應機制。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固化物的模擬結構（通過參考.22，詳情請參閱文本）。在一般

6、情況下，堿催化過程在四烷氧基硅烷衍生系統(tǒng)受到青睞，因為在膠體凝膠中合成了更粗糙和更獨特的孔隙結構，更容易比高分子凝膠干燥，結果就是成為反應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有限、集群集群集合體（RLCA），并且如果沒有因為收縮的現有網絡的窄間隙和低溶劑擴散作用，溶劑在高分子凝膠中通常是更難被移除，這也就導致更高密度的氣凝膠。酸堿兩步的過程，是酸催化水解和堿催化縮合的組合，被認為是在廣泛控制氣凝

7、膠性能方面更有利，在后文會詳細描述。在最后的干燥步驟，在濕凝膠的溶劑必須移除，空氣取代來獲得孔隙。由于產生的濕凝膠是十分易碎的，這是因為它的低固相分數，較弱二氧化硅粒子的連接作用，所以在干燥過程中需要特殊的關注。液體的蒸發(fā)會造成嚴重的收縮和開裂，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管壓力的作用，并且孔隙率不會保持不變。為了避免這種情況，經常利用超臨界流體進行干燥。在這個過程中，所謂超臨界干燥（SCD），多孔網絡沒有收縮，