中國粉體網(wǎng)訊 記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校俞書宏教授課題組以殼聚糖作三維軟模板，發(fā)展了一種制備酚醛樹脂與二氧化硅復(fù)合材料的新方法，成功研制了具有雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂/二氧化硅復(fù)合氣凝膠材料。該材料具有輕質(zhì)多孔、隔熱防火和耐火焰侵蝕的特點(diǎn)。研究論文3月12日發(fā)表在《應(yīng)用化學(xué)》上。
工業(yè)建筑和維持室內(nèi)舒適溫度所消耗的能量占到世界每年總能耗的30%以上，隔熱材料的使用可以提高建筑物的能量利用率和降低能耗。然而，傳統(tǒng)的有機(jī)隔熱材料普遍易燃，有機(jī)阻燃劑的使用則會(huì)對(duì)環(huán)境和人類健康造成危害，而無機(jī)隔熱材料的熱導(dǎo)率普遍偏高。目前市場(chǎng)上使用的有機(jī)無機(jī)復(fù)合隔熱材料雖然阻燃性有所提高，但仍難耐受長時(shí)間的火焰侵蝕，因?yàn)閱畏稚顟B(tài)的無機(jī)組分會(huì)隨著聚合物基體的燃燒而逐漸脫落，從而失去保護(hù)作用。
科研人員研制了一種雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)合氣凝膠，具有樹枝狀的微觀多孔結(jié)構(gòu)，纖維的尺寸在20 納米以內(nèi)，且兩種組分各自都成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)、無機(jī)組分在納米尺度上的均勻分散。研究人員通過調(diào)控硅源的添加量，即可調(diào)控復(fù)合氣凝膠的密度、無機(jī)含量、力學(xué)強(qiáng)度等物理參數(shù)，從而增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)的機(jī)械穩(wěn)定性。這種復(fù)合氣凝膠可以承受60%的壓縮而不破裂，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和可加工性；該氣凝膠的兩組分間具有很強(qiáng)的相互作用，協(xié)同其多孔性，從而產(chǎn)生了很好的保溫隔熱效果，不僅優(yōu)于傳統(tǒng)商用的發(fā)泡聚苯乙烯、礦物棉等工業(yè)材料，而且在低溫和低濕度的環(huán)境下也能維持很好的隔熱效果。
此外，這種獨(dú)特的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還賦予了氣凝膠優(yōu)異的防火阻燃和耐火焰侵蝕的性能。研究人員用丙烷丁烷噴燈火焰（13000C）和酒精燈火焰（500~6000C）來檢測(cè)氣凝膠的防火性，并用紅外熱成像儀記錄樣品背面的溫度變化。經(jīng)過30分鐘的測(cè)試，噴燈火焰下樣品背面溫度穩(wěn)定在3000C左右，酒精燈火焰下樣品背面溫度穩(wěn)定在1500C左右，而且隨著有機(jī)組分的燃燒，二氧化硅網(wǎng)絡(luò)暴露出來并附著在氣凝膠表面而不會(huì)脫落，繼續(xù)發(fā)揮隔絕熱量的作用。
研究表明，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在受熱3500C以上強(qiáng)度會(huì)迅速下降，從而引起坍塌。而使用這種新型材料可以避免火災(zāi)時(shí)建筑物承力結(jié)構(gòu)的失效，為人員撤離爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。
