多功能的氣凝膠玻璃

氣凝膠玻璃是一種新型建筑材料，可以代替各種玻璃。它可在現(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(guò)各種射線的結(jié)構(gòu)材料和做準(zhǔn)確光學(xué)儀器的光學(xué)元件等。總之，它可替代普通玻璃、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系玻璃、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，但許多優(yōu)點(diǎn)卻是普通玻璃遠(yuǎn)不及的：如熱穩(wěn)定性和耐熱沖擊能力超過(guò)石英玻璃，即使在1300℃高溫狀態(tài)下將它放入水中，也不會(huì)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；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；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。較早的氣凝膠體是從硅膠中分離出來(lái)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(dòng)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(lái)，瑞典盧捷斯克大學(xué)也開始研制。
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(jìn)入結(jié)晶和干燥過(guò)程，以便從凝膠中排除溶劑，整個(gè)過(guò)程均在一定壓力和溫度下進(jìn)行，可用電子計(jì)算機(jī)控制整個(gè)制備過(guò)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(shí)，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(shí)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(wú)機(jī)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。
氣凝膠玻璃雖然具有許多優(yōu)良的物理性能，但由于價(jià)格比較高，幾何尺寸較小，目前僅能達(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(jìn)步，它會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。