新型杂化气凝胶具超强绝热性
在德国应用化学期刊上，一支来自瑞士和法国的科研团队介绍了一种新型复合气凝胶，它由二氧化硅和植物源果胶制备而成。这种新材料的导热性与传统气凝胶接近，但机械稳定性却高很多。此外，它们是由生物衍生材料溶解于水制备，绿色环保。
二氧化硅气凝胶的制备过程就是用盐酸把二氧化硅颗粒从硅酸钠溶液中沉淀出来。将颗粒团聚成具有网络结构的凝胶，随后清洗干燥。极高的孔隙率和极大的比表面积使其在催化、制药和化学等方面有很高的利用价值。超绝热特性又使其可作为太阳能热水系统的透明绝热层，在传统绝热材料空间不足时可作为替代品。
这些硅酸盐气凝胶的脆断性至今仍是难题。起因是这种网络的珍珠项链式的结构。直径在3-10nm之间的二氧化硅纳米粒子通过极窄的的纽带相互连接。在一项关于更好机械性能气凝胶的研究中，研究人员专注于生物衍生材料，例如在食品业作为凝胶使用的果胶、植物纤维等。然而，果胶气凝胶在绝热性能方面表现不良。
在欧洲航空硬币工程中，一支团队与来自瑞士联邦材料科学与工程实验室的Matthias Koebel和来自MINES ParisTech的Tatiana Budtova合作制备了一种复合气凝胶，它是由果胶和二氧化硅形成的网状构成。这种材料有特定的机械性能，不易脆断，灰尘逸出极少，并且拥有极佳的绝热性能。
为了优化果胶和二氧化硅的相对浓度，在凝胶过程中关键是控制pH值。在pH为1.5时，二氧化硅凝胶化时间大在14天之内，但当pH超过4时，几分钟之内便可完成。在pH低于2.0时，果胶凝胶化缓慢，pH在2到3之间时，凝胶化过程在几分钟之内便可完成，但超过3.5便不再凝胶。最佳的值是pH=1.5，此时两种原料都缓慢凝胶成均匀的混合体。经过清洗和疏水化处理之后，气凝胶用超临界的二氧化碳干燥。与具有脆弱的珍珠项链结构的纯二氧化硅气凝胶相比，掺杂的气凝胶有更厚更强的结构，机械稳定性更高。
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