奥飞气凝胶

建筑外墙气凝胶“涂保防”一体化方案

我国建筑节能标准稳步提升,《通用规范》对节能设计标准提出更高要求。自1986年颁布第一版建筑节能设计标准以来,我国建筑节能经历了“三步走”,即在上世纪80年代初普通住宅采暖能耗的基础上,建筑节能比例逐渐达到30%、50%、65%。 30多年时间,我国颁布了居住建筑节能(五类气候区)、公共建筑节能、农村建筑节能、节能产品等标准规范,形成了比较系统的节能技术体系和标准体系。2021年10月,住建部批准《建筑节能与可再生能源利用通用规范》为国家标准(后文简称《通用规范》),编号GB 55015-2021,自2022年4月1日起实施,作为强制性工程建设规范,全部条文必须严格执行。《通用规范》要求公共建筑、严寒寒冷居建、其他气候区居建平均节能率分别达到72%、75%、65%,对比原有标准及规范,新建居住建筑和公共建筑平均设计能耗水平应在2016年执行的节能设计标准的基础上分别降低30%和20%,节能要求较此前标准显著提升。 发展趋势 2022年中国建筑涂料规模约1224亿元,2023年有望迎来恢复。中国建筑涂料下游需求目前仍以新建为主(占比约80%),翻新需求占比在快速提升。对下游需求进行拆分,我们测算目前中国建筑涂料仍以新建需求为主,其中城镇住宅新建占比约48%,城镇非住宅新建占比约21%,农村住宅新建占比约12%,翻新需求占比约19%。 建筑外墙气隔热保温材料对比 现有的外墙保温材料,根据目前的国家标准来说。会出现“性能够的不防火,防火的性能不够”的问题。如果需要添加厚度满足要求,又会面临脱落等其他的风险问题。 名称 优点 缺点 备注 气凝胶涂料 夏热地区综合性价比高、易施工、保温性能好 冬冷地区性价比有所降低 目前是比较好的外墙保温材料。 聚苯板 材料价格低 承重力、防火性能差,施工繁琐,材料易脱。 薄抹灰结构,上海等地区已限制使用。 发泡聚氨酯 施工方便 防火性能差,表面耐候性差,表面不平整 主要用于别墅,由于防火等级差。高层无法适用。 岩棉板 材料价格低、防火等级高 易脱落、防水性差、吸水之后导致保温性能降低。施工过程对工人健康影响极大 健康问题导致国家限制多,上海地区已经取缔 泡沫混凝土 材料价格低、防火等级高 保温性能差、易吸水、易脱落 保温性能太差,导致设计厚度过后 外墙“涂保防”一体化 过去外墙工程涂保“各自为营”,外墙外保温是一项复杂而专业的系统工程,当前大部分情况下,外墙装饰涂料和保温材料由不同厂家分别提供,材料之间适配性很难保证。且在很多地产公司的合约规划里,建筑涂料和保温往往是分开的两个子项目,建筑涂料往往是标杆房企必做的全国战采项,而保温由于此前属地要求各有不同,往往以属地企业为主,不同单位进行外墙工程的分工,在施工过程及后期维护中不可避免出现问题。从涂保“各自为营”到涂保工料一站式场景解决方案: 涂料保温一体化具备显著优势 外墙“涂保防”一体化经济性 以广东地区为例,根据T/CECS 835-2021标准计算出3mm气凝胶隔热涂层即可满足65节能标准计算。 保温气凝胶绝热涂料系统报价明细表(每平米) 1.材料明细表 保温体系 材料型号 涂装次数 涂料用量(KG/㎡) – 专用抗碱封闭底漆 1遍 0.25 气凝胶保温材料 隔热反射涂料中涂 3遍 ...

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气凝胶涂料产品的优势及应用

气凝胶涂料作为一种创新性的材料,具备许多独特的优势,因此在各个领域都有广泛的应用。其出色的性能使其成为许多行业中的理想选择。以下是气凝胶涂料产品的优势及应用领域的介绍: 由于其优异的耐老化性、尺寸稳定性、疏水性、隔热性能及易于施工的优势,气凝胶涂料在投入使用一定的时间后,综合优势逐渐拉大。这些优势为气凝胶涂料赋予了在各个领域应用的稳固基础。 气凝胶涂料产品凭借气凝胶本身所具备的性能,在隔音、隔热、保冷、防火等领域都展现出优异的使用效果。在建筑、家居、工业、消费品、家电等领域,气凝胶涂料都具备良好的应用前景。它在建筑领域可以应用于墙体、屋顶和地板的绝热隔热,提高建筑物的能源效率;在家电领域可以用于保温隔热,提升产品性能;在工业设备中可用于隔热、耐腐蚀涂层等,延长设备寿命。综合而言,气凝胶涂料在多个领域的多种应用展现出了其多面的潜力。 建筑节能材料对比 相比传统保温材料,气凝胶涂料具有使用温度范围更广、隔热更优、厚度更薄(传统材料的  1/3~1/5)、更抗腐蚀、憎水率高、使用寿命长达15年(传统材料3-5年,大修时修修补补)等优点,是“双碳”目标下建筑节能、工业管道罐体节能等实现节能降碳的优选材料。 建筑外墙气隔热保温材料对比 现有的外墙保温材料,根据目前的国家标准来说。会出现“性能够的不防火,防火的性能不够”的问题。如果需要添加厚度满足要求,又会面临脱落等其他的风险问题。 名称 优点 缺点 备注 气凝胶涂料 夏热地区综合性价比高、易施工、保温性能好 冬冷地区性价比有所降低 目前是比较好的外墙保温材料。 聚苯板 材料价格低 承重力、防火性能差,施工繁琐,材料易脱。 薄抹灰结构,上海等地区已限制使用。 发泡聚氨酯 施工方便 防火性能差,表面耐候性差,表面不平整 主要用于别墅,由于防火等级差。高层无法适用。 岩棉板 材料价格低、防火等级高 易脱落、防水性差、吸水之后导致保温性能降低。施工过程对工人健康影响极大 健康问题导致国家限制多,上海地区已经取缔 泡沫混凝土 材料价格低、防火等级高 保温性能差、易吸水、易脱落 保温性能太差,导致设计厚度过后 既有建筑外墙改造 中国仍以新建房为主;但随着中国城镇化率逐步接近发达国家水平、房屋年龄增加,过去积累的非常庞大的存量房屋进入翻新周期、旧改释放,中国建筑涂料的重涂需求占比会逐步提升,需求将更加稳定。 气凝胶涂料系统用于旧房改造优势 传统外墙处理方式 整体铲除恢复 l 铲除过程大量垃圾,灰尘问题;l 新保温材料的选择; 局部铲除恢复 l 铲除造成周边扰动,进一步扩大空鼓面积;l 界面处理问题,会有重复脱落的风险; 气凝胶涂料系统处理方式 原有墙体加固 l 涂料饰面点(补强)加固法l 瓷砖饰面点面(补强)加固法 “涂保防”一体化施工 ...

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化学键的原子物理学本质是什么?|从量子力学揭示分子结构的奥秘!

在化学的世界里,化学键就像是构建大厦的基石,紧紧连接著原子,决定了物质的化学性质与物理特性。想像一下,一个微小的水分子如何通过氢键与另一个水分子相互吸引,形成一滴水的奇妙结构;又或者,复杂的蛋白质分子如何通过多种化学键保持其独特的三维结构!这些微观层面的相互作用,构成了我们所熟悉的宏观世界。 1、化学键的定义与类型 化学键是原子之间的相互作用,分为共价键、离子键和金属键三大类型: 2、原子间的相互作用 化学键的形成和破裂与多种相互作用力有关,包括: 3、量子力学与化学键的奥秘 量子力学让我们从微观层面理解化学键: 4、化学键在材料科学中的应用 化学键的理解推动了材料科学的进步: 5、化学键与生物分子 化学键在生物分子中扮演关键角色: 6、未来研究方向

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2030年前碳达峰行动方案

为深入贯彻落实党中央、国务院关于碳达峰、碳中和的重大战略决策,扎实推进碳达峰行动,制定本方案。 一、总体要求 (一)指导思想。 以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会精神,深入贯彻习近平生态文明思想,立足新发展阶段,完整、准确、全面贯彻新发展理念,构建新发展格局,坚持系统观念,处理好发展和减排、整体和局部、短期和中长期的关系,统筹稳增长和调结构,把碳达峰、碳中和纳入经济社会发展全局,坚持“全国统筹、节约优先、双轮驱动、内外畅通、防范风险”的总方针,有力有序有效做好碳达峰工作,明确各地区、各领域、各行业目标任务,加快实现生产生活方式绿色变革,推动经济社会发展建立在资源高效利用和绿色低碳发展的基础之上,确保如期实现2030年前碳达峰目标。 (二)工作原则。 二、主要目标 “十四五”期间,产业结构和能源结构调整优化取得明显进展,重点行业能源利用效率大幅提升,煤炭消费增长得到严格控制,新型电力系统加快构建,绿色低碳技术研发和推广应用取得新进展,绿色生产生活方式得到普遍推行,有利于绿色低碳循环发展的政策体系进一步完善。到2025年,非化石能源消费比重达到20%左右,单位国内生产总值能源消耗比2020年下降13.5%,单位国内生产总值二氧化碳排放比2020年下降18%,为实现碳达峰奠定坚实基础。 “十五五”期间,产业结构调整取得重大进展,清洁低碳安全高效的能源体系初步建立,重点领域低碳发展模式基本形成,重点耗能行业能源利用效率达到国际先进水平,非化石能源消费比重进一步提高,煤炭消费逐步减少,绿色低碳技术取得关键突破,绿色生活方式成为公众自觉选择,绿色低碳循环发展政策体系基本健全。到2030年,非化石能源消费比重达到25%左右,单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65%以上,顺利实现2030年前碳达峰目标。 三、重点任务 将碳达峰贯穿于经济社会发展全过程和各方面,重点实施能源绿色低碳转型行动、节能降碳增效行动、工业领域碳达峰行动、城乡建设碳达峰行动、交通运输绿色低碳行动、循环经济助力降碳行动、绿色低碳科技创新行动、碳汇能力巩固提升行动、绿色低碳全民行动、各地区梯次有序碳达峰行动等“碳达峰十大行动”。 (一)能源绿色低碳转型行动。 能源是经济社会发展的重要物质基础,也是碳排放的最主要来源。要坚持安全降碳,在保障能源安全的前提下,大力实施可再生能源替代,加快构建清洁低碳安全高效的能源体系。 (二)节能降碳增效行动。 落实节约优先方针,完善能源消费强度和总量双控制度,严格控制能耗强度,合理控制能源消费总量,推动能源消费革命,建设能源节约型社会。 (三)工业领域碳达峰行动。 工业是产生碳排放的主要领域之一,对全国整体实现碳达峰具有重要影响。工业领域要加快绿色低碳转型和高质量发展,力争率先实现碳达峰。 (四)城乡建设碳达峰行动。 加快推进城乡建设绿色低碳发展,城市更新和乡村振兴都要落实绿色低碳要求。 (五)交通运输绿色低碳行动。 加快形成绿色低碳运输方式,确保交通运输领域碳排放增长保持在合理区间。 (六)循环经济助力降碳行动。 抓住资源利用这个源头,大力发展循环经济,全面提高资源利用效率,充分发挥减少资源消耗和降碳的协同作用。 (七)绿色低碳科技创新行动。 发挥科技创新的支撑引领作用,完善科技创新体制机制,强化创新能力,加快绿色低碳科技革命。 (八)碳汇能力巩固提升行动。 坚持系统观念,推进山水林田湖草沙一体化保护和修复,提高生态系统质量和稳定性,提升生态系统碳汇增量。 (九)绿色低碳全民行动。 增强全民节约意识、环保意识、生态意识,倡导简约适度、绿色低碳、文明健康的生活方式,把绿色理念转化为全体人民的自觉行动。 (十)各地区梯次有序碳达峰行动。 各地区要准确把握自身发展定位,结合本地区经济社会发展实际和资源环境禀赋,坚持分类施策、因地制宜、上下联动,梯次有序推进碳达峰。 四、国际合作 五、政策保障 六、组织实施 文章来源:https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-10/26/content_5644984.htm

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气凝胶如何推动节能环保?——湖南奥飞新材料

湖南奥飞新材料有限公司专注于纳米气凝胶材料研发与生产,致力于为航天军工、石油化工、电力储能、城市热网、LNG深冷绝热及电子电器等领域提供高效、环保的保温隔热解决方案。我们的气凝胶产品以卓越的性能推动节能减排,助力可持续发展。 航天军工 2016年11月3日20:43,我国新一代大运力运载火箭长征五号在海南文昌卫星发射中心成功首飞!湖南奥飞新材料有限公司研发的高性能纳米气凝胶隔热毡为火箭燃气管路系统提供了卓越的隔热保温效果,为此次发射成功提供了重要保障。宇航服夹层也采用奥飞的气凝胶材料进行隔热,有效保护宇航员免受极端温度影响。 奥飞的气凝胶保温材料广泛应用于飞机机舱隔热层,以及核潜艇、蒸汽动力导弹驱逐舰的核反应堆、蒸发器、锅炉和高温蒸汽管路系统。其高效隔热性能显著降低舱内温度,减少保温材料用量,扩大舱内空间,改善工作环境。相比传统材料,奥飞气凝胶以更轻的质量、更小的体积实现更优异的隔热效果,在航空航天领域具有无可比拟的优势。 石油化工 湖南奥飞新材料的气凝胶保温毡广泛应用于稠油高温注汽开采管道及炼化装置介质管线的保温,适用介质温度范围为200℃~600℃。其轻薄特性大幅减少外保温层用量,憎水率高达99.6%,且PH值为中性,不会腐蚀管道,延长设备使用寿命,降低维护成本。 与传统保温材料(如硅酸铝、玻璃棉、岩棉)相比,奥飞气凝胶保温毡有效减少施工对象体积,提高管道排布率。传统材料吸水性强,导致保温层下沉,保温效果下降,而岩棉还因环境污染问题逐渐被淘汰。奥飞气凝胶凭借优异的憎水性和环保特性,成为石油化工领域保温材料的首选。 电力储能 在火力发电厂能量转换过程中,湖南奥飞新材料的气凝胶保温材料有效减少热能损失,提高热源利用效率,保障机组经济运行。奥飞气凝胶遵循安全无毒、稳定性高、无放射性、可重复使用的原则,结合先进施工方法,优化火力发电厂保温设计。 保温的主要目的: LNG深冷绝热 为提升LNG运输的安全性和高效性,湖南奥飞新材料的气凝胶成为深冷绝热的最佳选择。其导热系数低至0.018W/m·k,防火等级A1,憎水率≥99%,纳米三维网络结构确保高温稳定性,避免传统材料因震动堆积变形导致性能下降。奥飞气凝胶由无机材料制成,PH值中性,无腐蚀性,安全环保,成为LNG深冷绝热领域的理想材料。 城市热网 供热管道保温是节能减排的重要措施。湖南奥飞新材料的气凝胶直埋保温管适用于-250℃~750℃范围内的介质保温保冷,广泛用于城市集中供热、冷库、煤矿、石油管道、天然气管道等工程。其低导热系数(0.018W/m·k)和低吸水率显著降低热网热损失,仅为2%,远低于国际10%的标准。 奥飞气凝胶直埋保温管的优点: 电子电器 在热水器领域,湖南奥飞新材料的气凝胶显著提高热效率。常温下24小时水箱降温控制在5-7℃,优于传统保温材料。奥飞气凝胶导热系数低(0.018W/m·k),憎水率≥99%,机械加工性能优异,抗撕扯、高柔韧,A级防火,安全环保,适用于仪器设备、电热元件的绝缘隔热,最高耐温达1000℃。 奥飞气凝胶易于切割,广泛应用于工业绝热、管道保温、汽车、航天、建材、冶金、玻璃、家用电器(如微波炉、电磁炉、烤炉等)等领域,为节能环保提供高效解决方案。

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无机涂料系统介绍

一、什么是无机涂料? 无机涂料是以无机材料为主要成膜物质的环保型高性能涂料,广泛应用于建筑、工业、文化遗产保护等领域。该类涂料的主要成分通常包括碱金属硅酸盐(如硅酸钾)溶液、胶体二氧化硅(即硅溶胶)等,经科学配比后加入无机颜料、填料与功能助剂,可形成兼具耐候性、抗碱性、耐污染性能的涂层系统。 湖南奥飞新材料有限公司推出的系列无机矿物涂料,基于氧化改性硅酸钾与多种纳米金属氧化物、稀土材料协同复合,具备优异的耐高温、防火、防腐蚀、防霉抗菌等特性,适用于多种矿物基材(如水泥、混凝土、砖石等),并在环保、安全、使用寿命等方面全面领先传统有机涂料。 二、无机涂料的发展历程 无机涂料的发展有着深厚的历史基础。从敦煌壁画到欧洲古典建筑,矿物涂料历经数百年风雨洗礼而不褪色、不剥落,其品质早已获得全球验证。1768年,德国诗人歌德首次通过化学实验发现了“水玻璃”——即硅酸盐溶液。此后,德国化学家凯姆将其与无机颜料结合,成功研发出全无机矿物涂料并实现工业化生产,推动了现代无机建筑涂料的发展。 湖南奥飞新材料有限公司充分吸收中西方技术精髓,自2002年起自主研发出新一代氧化改性水性无机涂料,并不断迭代升级,在保障传统性能优势的基础上,赋予涂层更多功能化特征,满足当代建筑节能、防火、防霉、健康环保等多维需求。 三、技术特性与产品优势 主要成分:奥飞无机涂料基于天然无机硅材料与氧化改性硅酸钾复配而成,不含有机溶剂、甲醛、苯等有害物质。 性能亮点: 四、市场现状与发展机遇 近年来,国家大力推进绿色建筑和城市化进程,使得建筑涂料市场快速扩张。据统计,我国每年新建住宅面积超过10亿平方米,建筑节能、装饰、保护的需求持续上升。特别是在政府陆续出台限制粘土砖、推广外墙涂料的政策背景下,无机涂料作为安全、环保、节能的新型材料,迎来了广阔的发展空间。 2006年建筑涂料总产量为155.46万吨,同比增长19.5%。与此同时,国内室内装饰产业产值已突破万亿规模。相较于寿命短、污染重的传统涂料,无机涂料因其防火、环保、寿命长等优势,正逐步成为市场新宠。欧美发达国家无机涂料市场占有率已超90%,而我国当前仍不足5%,未来发展潜力巨大。 湖南奥飞新材料有限公司坚持以客户需求为导向,以科技创新为核心,持续推进无机功能型建筑涂料的研发和推广应用,努力引领行业高质量发展。 五、无机涂料与有机涂料的对比优势 项目 无机涂料 有机涂料 主要成分 硅酸盐、硅溶胶等天然无机物 合成树脂、有机溶剂等石化产品 附着方式 与基材发生化学反应,形成晶体结合 依靠物理吸附,附着力弱 耐候性能 不褪色、抗老化、寿命长达20年以上 易粉化、褪色、寿命5-8年 耐高温性能 不燃、阻燃,耐温达1200℃ 易燃,遇火释放有毒烟雾 环保性 零VOC、无异味、安全无毒 含甲醛、苯等挥发物,污染环境 适配性 适用于所有矿物基层,无需底漆 必须使用封闭底漆 抗霉抗藻性 天然抑菌,抗霉性能优异 易滋生霉菌,涂层老化快 六、结语 随着绿色建筑标准日益严格、消费者环保意识不断提升,湖南奥飞新材料有限公司将继续深耕无机涂料领域,推动矿物功能型涂料的标准化、系统化、规模化发展。我们致力于为城市建筑提供更加安全、耐久、美观、环保的涂装解决方案,与社会共建绿色未来。 欢迎建筑开发商、工程单位、材料经销商洽谈合作,共同推动无机涂料在中国市场的广泛应用!

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永清集团聘任中南大学副校长周科朝为专家顾问

6月15日,永清集团举行聘任仪式,聘请中南大学副校长周科朝为永清环境科技产业集团“专家顾问”,为永清的高难度工业废水、环保新材料科技创新提供新动力。 据了解,周科朝为中南大学粉末冶金国家重点实验室主任,国家有突出贡献的中青年专家,教育部跨世纪优秀人才。作为材料领域知名专家,其团队在新材料领域取得了丰硕的研发成果。 周科朝表示:“永清集团与中南大学正相向而行,迎面而跑。永清集团是一个非常有执行力和创新精神的企业,永清集团董事长刘正军也一直把创新置于战略高度;中南大学是培养人才的摇篮,在培养人才的过程中去做成果转化,为企业服务。” “目前永清水务聚焦动力电池、新能源汽车、电子信息等细分领域工业高难度废水处理,并屡创佳绩。永清的研发与周科朝教授的团队有高度的共识和契合点。”永清集团董事长刘正军表示,未来永清也将继续秉承“成本最低、技术最优、效率最高、服务最好”的理念,全力支持团队的科研工作,为项目落地,为合作共赢提供强有力的支持,最终实现“为客户、员工、股东创造价值”。 刘正军陪同周科朝与团队参观了永清环保实验室、永清制造公司,并与永清水务研究院院长赵广英博士、永清环保副总工程师刘代欢就“高危工业废水”“环保新材料”等话题进行充分交流。

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金属气凝胶技术

金属气凝胶是一类具有高孔隙率、低密度和优异导电导热性能的新型材料,其独特的纳米多孔结构使其在能源存储、催化、传感器及电磁屏蔽等领域展现出巨大潜力。金属气凝胶技术通过精确控制金属前驱体的合成、凝胶化、置换、改性、干燥等工艺,实现高性能金属气凝胶的制备。 关键技术 1、前驱体设计与合成 通过优化金属前驱体的选择及溶胶-凝胶工艺,控制骨架形态和孔隙结构,确保高比表面积和均匀孔道分布。 2、凝胶化与干燥工艺 采用超临界干燥、冷冻干燥或常压干燥技术,保留纳米多孔结构,避免骨架塌陷。 3、结构优化与增强 通过掺杂、合金化及表面修饰等手段,提高金属气凝胶的导电性、力学强度及化学稳定性。 4、大规模制备工艺 结合模块化、自动化生产,实现金属气凝胶材料的批量化生产,提高产业化应用水平。 产业化应用 技术优势 金属气凝胶技术的突破,为电子、新能源、环境工程等行业提供了前沿材料解决方案,推动新一代高性能功能材料的产业化应用。

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气凝胶涂料产业化技术

气凝胶涂料是一种结合了气凝胶超低导热性与现代涂层技术的高性能涂料,广泛应用于建筑保温、工业隔热及特种防护领域。该技术通过优化气凝胶粉体的分散性、提高涂层附着力及耐久性,实现产业化规模生产,满足市场对高效节能涂料的需求。 关键技术 1、气凝胶粉体分散技术 采用改性处理与分散工艺,提高气凝胶在涂料体系中的均匀性,避免团聚现象,确保涂层性能稳定。 2、高附着力涂层配方 通过合理选用粘结剂、助剂及填料,增强涂层对基材的附着力,提升施工性能。 3、耐候性增强技术 采用抗UV、耐水解等改性手段,提高涂料在极端环境下的耐久性,延长使用寿命。 4、规模化生产工艺 采用自动化涂料生产线,优化搅拌、研磨、灌装等流程,确保大批量生产的质量稳定性。 产业化应用 技术优势 气凝胶涂料产业化技术的突破,使得高效隔热涂料在建筑、工业及特种领域具备更广泛的市场应用前景,为节能减排、可持续发展提供强有力的技术支撑。

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中国科大研制超弹性硬碳气凝胶

碳材料可按碳原子杂化轨道的不同大致可分为石墨碳、软碳和硬碳。软碳和硬碳主要用于描述聚合物热解制备的碳材料,在热解过程中,一些碳原子重构成二维芳族石墨烯片,如果这些石墨烯片大致平行,在高温下则容易石墨化,这种碳被称为软碳;如果这些石墨烯片随机堆叠并通过边缘碳原子交联,高温下不能石墨化,这种碳则称为硬碳。通常来说,石墨碳和软碳具有高弹性,容易变形,但是强度较低;由于大量sp3-C引起的硬碳微观上乱层“纸牌屋”结构的存在,硬碳材料在机械强度和结构稳定性方面展现出极大的优势,但是本征性质较脆且易碎。如何将硬碳材料制备成超弹性块材是目前面临的一个挑战。 最近,中国科学技术大学俞书宏教授领导的课题组受自然界蜘蛛网同时具有高强度和弹性的启发,巧妙通过模板法构筑纳米纤维网络结构,制备了一系列具有纳米纤维网络结构的硬碳气凝胶。该系列气凝胶具有超弹性、抗疲劳以及稳定性好等优点。研究论文以“Superelastic hard carbon nanofiber aerogels”为题近期发表在《先进材料》上(Advanced Materials 2019, 1900651),并被选为被封底论文。论文的共同第一作者为我校博士后于志龙和博士生秦冰。 图1. 硬碳气凝胶的制备。(a)示意图,表明通过使用纳米线作为模板的通用合成方法;(b)以BCNF@RF为例,宏量合成RF纳米纤维水凝胶;(c)硬碳气凝胶SEM图像;(d)显示纳米纤维网状结构和纤维-纤维的焊接点。 研究人员通过使用间苯二酚-甲醛(RF)树脂作为硬碳源,以多种一维纳米纤维作为结构模板制备RF的纳米纤维气凝胶,通过高温碳化即可得到超弹性硬碳气凝胶。这种硬碳气凝胶微观结构精细,由大量的纳米纤维和纳米纤维之间的焊接点构成(图1)。这种方法简单高效,容易放大生产,通过调节模板与树脂单体的添加量,可简便地调控纳米纤维的直径、气凝胶的密度、机械性能等。 与传统硬而脆的硬碳块材不同,这种硬碳气凝胶表现出优异的弹性性能(图2),主要包括:结构稳定性(在压缩50%之后,微观结构依然能恢复);高回弹速度(860 mm s-1),高于众多石墨碳基的弹性材料;低能量损耗系数(<0 .16),一般石墨及软碳材料内部存在的分子间作用力,会造成粘附力和摩擦力从而耗散很多能量;抗疲劳性,在50%应变下测试104个循环后,碳气凝胶仅显示2%的塑性变形,并保持93%的初始应力。研究人员还探索了这种硬碳气凝胶在弹性导体方面的应用,在50%的应变下多次压缩循环后,电阻几乎不变,展示出稳定的机械-电学性能,同时可以在苛刻的条件下(例如在液氮中)保持超弹性及电阻稳定性。 图2.碳气凝胶的机械性能。(a)BCNF@C气凝胶的原位SEM;(b)不同材料能量损耗系数的对比;(c)不同材料回弹速度的对比;(d)碳气凝胶不同循环下的应力-应变曲线 基于其优异的机械性能,这种硬碳气凝胶有望在应用于具有高稳定性、大量程(50 KPa)、可拉伸或可弯曲的应力传感器。此外,这种方法可扩展到制备其他非碳基复合纳米纤维气凝胶,为今后提供了一种通过设计纳米纤维的微观结构将刚性材料转变成弹性或柔性材料的新途径。 该项研究受到国家自然科学基金委创新研究群体、国家自然科学基金重点项目、中国科学院前沿科学重点研究项目、中国科学院纳米科学卓越创新中心、苏州纳米科技协同创新中心等的资助。

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公司愿景

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