關於氣凝膠,從來歷到種類到應用,尤其是服裝行業的應用

關於氣凝膠,從來歷到種類到應用,尤其是服裝行業的應用

什麼是氣凝膠?

氣凝膠是孔隙率在90%--99%之間,並且孔徑在1nm--100nm之間的,超多孔,高比表面積(≥500m2/g)的超輕量,超隔熱,超低介電性的一種新型材料。

它是由一個叫KISTLER的美國人發明的,把一種凝膠狀的物體(三維固體,嵌入液體酒精或者液體二氧化氮),放到高壓釜(一種壓力室)中,加熱直至酒精達到半液體半氣體的超臨界流體,成為這種流體後,液體和氣體之間的分子不再相互拉扯。

這個時候再減壓,佔比1%的固體骨架留下,留下的固體裡面,空隙中不再有液體,而是氣體,這就成了氣凝膠了。

保暖隔熱的原理我們都知道,是鎖住空氣。氣凝膠的納米級空隙鎖住的空氣,使得熱空氣分子很難通過它來進行傳播,專業名詞,這叫:KNUDSEN EFFECT,克魯森效應。

氣凝膠的種類。

上面說過凝膠是一個固體和液體的結合。那麼這個固體的不同材料,就成了不同的氣凝膠。通常可以分為4大類。

1:氧化物氣凝膠(SIO2,AL2O3.TIO2,ZRO2,CU0等等)。

氧化物氣凝膠材料在溫度超過1000℃的時候,容易發生晶體轉變和顆粒燒結,耐溫性一般。

但是一般環境不容易碰到這麼高溫區域,所以應用領域比較成熟常見。

尤其是SiO2,這是目前最成熟的氣凝膠,廣泛應用於各種隔熱領域。它的材料通常是與紅外遮光劑以及增強體進行復核,增加它的隔熱以及力學性能。在航空航天,軍事,電子,建築,家電,工業管道等等領域都表現出了優異的性能。

2:炭氣氣凝膠。

它的耐熱性是最高的,最大的特點是在惰性及真空環境下能達到2000℃,石墨化後可以達到3000℃的超高溫。

而炭氣本身就具有紅外遮光的天然屬性,所以不進行復合有較低的熱導率。缺點是它在350℃以上就會氧化,導致整體性能下降,所以它的表面需要塗上抗氧化塗層。

3:碳化物氣凝膠。

相比炭氣氣凝膠,它本身就有很好的抗氧化性能。缺點是自身熱導率較高。

4:多組分子氣凝膠。比如SiO2/Al2O3。

那麼,最關心的問題來了,哪種氣凝膠是最適合應用到服裝領域呢?

服裝的特性,比如需要不斷捏揉,洗滌等等,決定了它的材料需要有別於工業用途。否則材料特性決定了容易掉粉掉渣那就不能成為服裝面料了。

所以是需要複合面料。把最成熟的氧化物氣凝膠,通過複合不同纖維,使得既可以保持氣凝膠的特性,又為氣凝膠骨架增加了力學支撐,大大減少了結構坍塌導致的破碎掉粉。

比如FLEXCON公司的聚酰亞胺氣凝膠。

這是一種多層複合氣凝膠,複合材料有多種選擇性,這種可選擇的特性,使得既可以用於服裝,也可以用於帳篷,手套等等不同細分用途。

複合氣凝膠面料,同時具備疏水和透氣2種特性,並且在同時做到厚度很薄的同時,隔熱保溫依然性能出色,並且重量超輕。


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