气凝胶材料在线
研究内容
为应对气候变暖和促进可持续发展，国家推出“双碳政策”，在这一进程中新能源汽车产业发挥着至关重要的推动作用。现在的新能源汽车虽然已经拥有许多优点，但许多问题依旧存在。其中，动力电池的热失控是其发展的主要限制因素之一，因此急需研发高性能的隔热材料来解决这个问题。氧化硅气凝胶是一种由多孔纳米网状结构组成的材料，具有低密度、低导热率以及高比表面积等特征的气凝胶，，具有极佳的隔热性能。然而，传统氧化硅气凝胶在力学性能和耐高温性能方面存在缺陷，这严重限制了其在实际生活中的广泛应用。并且，大部分相关研究仍局限于实验室阶段，并未广泛应用于实践中。鉴于此，研发出既具备优异隔热性能又能满足实际载荷要求的气凝胶材料，对于新能源汽车行业而言是一个迫切的需求。
基于此，南京工业大学孔勇教授团队以甲基三甲氧基硅烷（MTMS）为前驱体，合成了柔性的二氧化硅气凝胶，并使用陶瓷纤维毡作为增强材料。通过湿法浸渍技术，制备了柔性二氧化硅气凝胶复合材料。针对不同密度的柔性二氧化硅气凝胶，探讨了密度对气凝胶微观结构和力学性能的影响。此外，还系统性研究了柔性二氧化硅气凝胶绝热材料的结构与性能在高温和热-力耦合状态下的演变。
相关研究成果以“Flexible silica aerogel composites for thermal insulation under high-temperature and thermal–force coupling conditions”为题发表在ACS Applied Nano Materials期刊上。
图1. 柔性二氧化硅气凝胶及其复合材料的合成工艺
对所制备的柔性氧化硅气凝胶进行热处理研究其在高温下结构与性能的演变。
使用陶瓷纤维毡增强柔性氧化硅气凝胶以制备复合材料，对复合材料进行热处理研究复合材料的结构与性能在高温下的演变。
为了评估在实际应用的极端温度冲击下的稳定性和性能，对复合材料进行了高温下的抗热震性测试。
图6.（a）压缩5分钟后MC25的热导率；（b） MC25的冷面温度曲线（热面温度为500°C，压缩压力为0.01-0.9 MPa）（C）对MC25进行热-力耦合试验后的的SEM图像
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