二氧化矽凝膠之凝膠化與熱特性研究

Synthesis Characterization and Thermal Properties of Silica Gel

張育誠(Yu-Cheng Chang) ； 焦鴻文(Hon-Wen Chiao) ； 吳國光(Kuo-Kuang Wu) ； 鄭景亮(Jing-Lyang Jeng)

《石油季刊》 47卷3期 (2011/09) Pp. 67-78

https://doi.org/10.30128/JP.201109.0006

摘要

二氧化矽凝膠是目前受眾人矚目先進材料之一，是一種具有化學惰性、高孔隙的陶瓷材料。由於二氧化矽凝膠本身具備高硬度、高比表面積、質輕及低熱傳導率等優點，因此，目前二氧化矽凝膠多孔材也廣泛應用於各種用途之上，包含：機艙視窗隔熱、機身隔熱（引擎艙隔熱）、燃料儲存槽、引擎排氣保護裝置、電解質或耐火物、光學鏡片、氣流緩和裝置等。本研究藉由液相化學反應之溶膠凝膠法製備奈米等級之二氧化矽多孔材料，分別以兩種不同蒸氣壓醇類作為矽酸乙酯之溶劑，並在不同莫耳比下作為製程參數，進行凝膠製程技術載具建立與製程參數關連探討。研究結果顯示，當IPA/TEOS兩者莫耳比值介於3.0時，凝膠化(Gelation)時間可大幅縮短；當EtOH/TEOS兩者莫耳比值介於1.5時，為乙醇最佳凝膠化時間；此外，IPA/TEOS進行表面改質時，其材料比表面積可達~708平方公尺/g，其材料熱特性也隨之提高。

關鍵字

二氧化矽乾凝膠 ； 凝膠化時間 ； 熟化處理 ； 溶膠凝膠法

並列摘要

Silica xerogels are chemically inert and highly porous ceramic materials. Silica xerogels are nanostructured highly porous solids that present properties, which are very different from other materials, i.e., extremely low densities, low thermal conductivity and high surface area. Silica xerogels have been considered for windows panel insulation, fuselage thermal insulation (nacelle thermal insulation), fuel tanks, engine exhaust protection, optical applications and blast mitigation call. The purpose of this study is to use sol-gel method to synthesize silica bulk and to compare the influence of the parameters consisted by solvents in this process. The silica gels were made in circular shapes by varying three molar ratios of solvent by keeping the precursor molar ratios constant. The result has indicated that the gelation time is greatly reduced when the molar ratio of precursor/solvent is 3. In addition to this IPA/TEOS surface modification can make specific areas up to ~708 m^2/g and thermal insulation below 0.08 Wm^(-1)K^(-1).

並列關鍵字

Silica Xerogel ； Gelation Time ； Aging ； and Sol-gel Method