氣凝膠玻璃是一種以氣凝膠為主要原料新型建筑材料,可以代替各種玻璃。兩片玻璃,中間夾填氣凝膠,這樣的“三明治”就是氣凝膠玻璃。它是基于中空玻璃又高于中空玻璃的新產(chǎn)品。由于氣凝膠既具有絕熱特性,又具有吸聲特性,且具有透光性,因此氣凝膠玻璃的絕熱效果比普通的雙層玻璃高幾倍,且具有降噪效果。
氣凝膠玻璃有許多優(yōu)點是普通玻璃遠(yuǎn)不及的:
如熱穩(wěn)定性和耐熱沖擊能力超過石英玻璃,即使在1300℃高溫狀態(tài)下將它放入水中,也不會破裂;
它的比重很小,僅為 0.07-0.25g/cm3,是普通玻璃的幾十分之一;
它具有比礦物棉更好的隔熱保暖性能;它不燃燒,是良好的防火材料;
它還具有良好的隔音性能,比一般金屬和玻璃高4倍以上,氣凝膠玻璃的中間產(chǎn)物是氣凝膠體。
最早的氣凝膠體是從硅膠中分離出來的。
當(dāng)然,也可從其他材料中獲得。例如,從剛玉、鎢、氧化鐵、氧化鋅、氧化錫、纖維素、硝化纖維素、動物凝膠、瓊脂、蛋白、樹膠中都可獲得氣凝膠體。
氣凝膠玻璃1977年首先由設(shè)在日內(nèi)瓦的歐洲核研究中心研制。
后來,瑞典盧捷斯克大學(xué)也開始研制。
氣凝膠玻璃可在現(xiàn)代科技和高科技領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用:如用做航天、航海的窺視窗;代替汽車的鋼化玻璃;在原子能和激光領(lǐng)域作為可透過各種射線的結(jié)構(gòu)材料和做精密光學(xué)儀器的光學(xué)元件等??傊?,它可替代普通玻璃、有機玻璃、塑料并能在這三種材料勝任的其他領(lǐng)域大顯身手。雖然在外形,透明度和染色方面類似普通玻璃。
氣凝膠玻璃的制備分兩步。首先,從硅烷中獲得硅醇凝膠;然后,使硅醇凝膠進入結(jié)晶和干燥過程,以便從凝膠中排除溶劑,整個過程均在一定壓力和溫度下進行,可用電子計算機控制整個制備過程。1983年,瑞典有了氣凝膠玻璃生產(chǎn)企業(yè),主要生產(chǎn)設(shè)備是高為5米、直徑為1米的壓力鍋。它用于建筑,能使房屋既隔熱又保暖;若用于高層建筑時,可取代一般幕墻玻璃,大大減輕建筑物自重和起防火作用。實踐證明,在兩層普通玻璃中間夾一層氣凝膠玻璃,使傳熱系數(shù)從3W/m2.K下降到0.5W/m2.K。此外,氣凝膠玻璃比所有無機材料的傳播聲音速度都慢。聲音在空氣中的傳播速度為340m/s,在水中的傳播速度為1400-1500m/s,在金屬和普通玻璃中的傳播速度為500m/s,而在氣凝膠玻璃中僅為100-120m/s。
氣凝膠玻璃的主要技術(shù)參數(shù)如下。
密度:0.07-0.25g/cm3;
導(dǎo)致系數(shù):0.021W/m2.K;
折射率:1.015-1.055;
氣孔尺寸:10-20nm;
聲音傳播速度:120m/s;
聲阻:105×104kg/m2.s;
耐熱性:1300℃;
二氧化硅含量:99.99%。
氣凝膠玻璃雖然具有許多優(yōu)良的物理性能,但由于價格比較高,幾何尺寸較小僅能達(dá)到(20-60)×(20-60)×(2-3)cm,限制了它的使用范圍。但隨著科學(xué)技術(shù)不斷進步,它會有廣闊的發(fā)展前景。