有關(guān)納米纖維以及復(fù)合材質(zhì)的應(yīng)用，您知道是多少？

有關(guān)納米纖維

納米纖維（aerogel）是通過膠體粒子或高聚物分子結(jié)構(gòu)互相集聚所組成的微結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并且在孔隙中滿是氣體助懸劑的一種新型質(zhì)輕固態(tài)原材料，具備很低的堆積密度（可低到0.002gcm-3）、高孔隙率（80%-99.8%）、高比表面（100-2000m2g-1）等優(yōu)點(diǎn)，從而使得其具有較好的隔絕特性、很低的導(dǎo)熱系數(shù)（0.01-0.04Wm-1K-1）及其高吸咐、催化反應(yīng)和負(fù)載能力等優(yōu)良特性。隔熱保溫凝膠廠家表示，因而，納米纖維有希望做為隔熱保溫材料、防火材料、吸音材料、效率高吸附材料、金屬催化劑原材料、光學(xué)器件及電級(jí)能源材料等得到廣泛運(yùn)用，被稱作“將來較具發(fā)展?jié)摿Φ氖笤牧现弧薄?/p>

納米纖維的種類

依據(jù)納米纖維的框架構(gòu)成化學(xué)物質(zhì)把它分成三類：無機(jī)物納米纖維，首要種類有硅納米纖維和氫氧化物納米纖維；有機(jī)化學(xué)納米纖維，該種類所使用的前身體多見間苯二酚-室內(nèi)甲醛；碳?xì)饽z，在惰性氣氛和持續(xù)高溫條件下，炭化有機(jī)化學(xué)納米纖維只留碳骨架構(gòu)造。

此外，依據(jù)氣凝膠材料干燥方法的差異，可分為自然壓干躁納米纖維、低溫干燥納米纖維和超臨界萃取干躁納米纖維三種類型。

有關(guān)納米纖維復(fù)合材質(zhì)

納米纖維復(fù)合材質(zhì)通俗易懂來講是納米纖維+復(fù)合結(jié)構(gòu)原材料根據(jù)加工工藝變?yōu)榧{米纖維復(fù)合材質(zhì)。納米纖維特性較大，但是其相對(duì)較低的強(qiáng)度延展性等限制原材料的廣泛運(yùn)用。隔熱保溫凝膠廠家表示，為提升氣凝膠材料的韌性抗壓強(qiáng)度，各種各樣增強(qiáng)材料（金屬材料/金屬氧化物、化學(xué)纖維、無防布和塑料薄膜等）與氣凝膠材料開展復(fù)合后制患上具有特殊的性能納米纖維復(fù)合材質(zhì)。

納米纖維以及復(fù)合材質(zhì)運(yùn)用

1.納米纖維在保溫隔熱層面的應(yīng)用

保溫材料（即熱絕緣層材料）能夠?qū)鳠徇^程有非常好的隔絕功效，是一類阻攔熱傳導(dǎo)的功能性材料。該原材料廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域。納米纖維能夠被作為隔熱材料運(yùn)用在房屋建筑的外墻，具有隔熱保溫的功效。氣凝膠隔熱原材料的應(yīng)用既不提升工程建筑外墻的厚度，還能節(jié)省建筑裝飾材料，減少建筑工程造價(jià)。隔熱保溫凝膠廠家表示，除此之外，納米纖維還能夠?qū)怏w運(yùn)輸管路開展隔熱保溫和保溫，對(duì)管路具有維護(hù)的功效。

2.納米纖維在聲層面的應(yīng)用

納米纖維具備較低的相對(duì)密度，能夠促使聲波頻率在納米纖維里的傳播速率大幅度降低，二氧化硅納米纖維的相對(duì)密度為0.2g/cm3，聲波頻率在納米纖維里的傳播速率為100m/s。除此之外，納米纖維的品質(zhì)比較輕，并且零污染，是一種非常好一點(diǎn)的吸音材料，被廣泛運(yùn)用到工程建設(shè)領(lǐng)域。在城市里的住房和工廠生產(chǎn)線建設(shè)過程中應(yīng)用氣凝膠材料，納米纖維能夠吸咐城市噪音及其工廠中生產(chǎn)的噪聲污染。

3.納米纖維在電力學(xué)層面的應(yīng)用

納米纖維的相對(duì)介電常數(shù)比較低并且具有可調(diào)控性，因而，納米纖維可作為基板原材料用以集成電路芯片中。一般來說，基板原材料具有的相對(duì)介電常數(shù)與電子的計(jì)算速度反比，即相對(duì)介電常數(shù)越多，計(jì)算速度變慢。氣凝膠材料的相對(duì)介電常數(shù)比較小，能夠有效提升電子的計(jì)算速度。例如，二氧化硅納米纖維的相對(duì)介電常數(shù)比較低，僅1.008C2/(N·M2)，將其作為基板原材料，能夠促使電子的計(jì)算速度做到很快速率。并且，納米纖維是一種電絕緣層材料，防止了電源電路走電的可能性。除了上述的主要用途之外，氣凝膠材料又被廣泛運(yùn)用到電子光學(xué)層面和化學(xué)金屬催化劑層面等。

4.納米纖維在污水處理層面的應(yīng)用

納米纖維是一種多孔結(jié)構(gòu)，具備很多較好的特點(diǎn)，如相對(duì)密度比較低，大一點(diǎn)的比表面和強(qiáng)的孔隙率等。這種特征的存有促使納米纖維可作為消化吸收水源里的放射性污染品的原材料來用，優(yōu)勢取決于，氣凝膠材料不但不會(huì)對(duì)水土資源導(dǎo)致環(huán)境污染，又可快速地清除環(huán)境污染品，清理水體，并且質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。

5.金屬氧化物以及復(fù)合型納米纖維

金屬氧化物納米纖維歸屬于納米纖維行業(yè)較完善的類型，一般采用醇鹽或酸鹽做為前驅(qū)體，選用強(qiáng)酸強(qiáng)堿二步催化反應(yīng)方式制取成的，兼顧金屬氧化物及納米纖維二者的特點(diǎn)，在金屬氧化物原來優(yōu)異特性的前提下額外了質(zhì)輕、高孔隙率、高比表面等特點(diǎn)，擴(kuò)展了金屬氧化物氣凝膠材料的主要用途。現(xiàn)階段，金屬氧化物納米纖維科學(xué)研究比較多的通常是SiO2、TiO2、ZrO2和Al2O3納米纖維及復(fù)合型納米纖維。

6.滲碳體以及復(fù)合型納米纖維

滲碳體是一種高韌性、高熔點(diǎn)和物理性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)，一般通過原點(diǎn)形成法紀(jì)得，在制取環(huán)節(jié)中操縱工藝指標(biāo)將滲碳體做成納米纖維構(gòu)造，可提高氣凝膠材料的應(yīng)用環(huán)境溫度，從而擴(kuò)展在高溫下應(yīng)用領(lǐng)域，如航空航天、高溫窯爐、核技術(shù)等行業(yè)。

7.氮化合物以及復(fù)合型納米纖維

氮化合物納米纖維是一種新型無機(jī)物納米纖維，現(xiàn)階段的科學(xué)研究主要在Si3N4納米纖維和BN氣凝膠，還涉及到了少許別的氮化合物納米纖維的探索，如C3N4納米纖維和滲氮處理釩(VN)納米纖維。將氮化合物原材料制取成多孔結(jié)構(gòu)納米纖維構(gòu)造，將兼顧納米纖維與氮化合物的優(yōu)良特點(diǎn)，這對(duì)擴(kuò)展氮化合物材料的特性具備十分重要意義，可是世界各國針對(duì)氮化合物納米纖維的探索仍然處于基礎(chǔ)階段，此類納米纖維的探索依然存在比較大發(fā)展機(jī)會(huì)。

8.高聚物基有機(jī)化學(xué)納米纖維

高聚物基有機(jī)化學(xué)納米纖維要以聚合物分子結(jié)構(gòu)與膠體粒子中間以共價(jià)鍵或范德華力緊密結(jié)合所形成的具備多孔結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的有機(jī)物與傳統(tǒng)無機(jī)物納米纖維對(duì)比，有機(jī)化學(xué)納米纖維特性完全取決于高聚物類型，因而高聚物基有機(jī)化學(xué)納米纖維具備靈活多變的設(shè)計(jì)方案性與特性可調(diào)性。高聚物基有機(jī)化學(xué)納米纖維主要包括聚氨酯材料(PU)、天冬聚脲(PUA)、聚酰亞胺(PI)等科學(xué)研究比較多的高聚物基有機(jī)化學(xué)納米纖維，伴隨著探索的深層次就出現(xiàn)了間規(guī)聚乙烯(sPS)、聚間苯二胺(PmPD)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、丙烯酸樹脂(PA)、聚吡咯(pPy)等其它高聚物基納米纖維的研究報(bào)道。

9.石墨烯材料納米纖維

石墨烯材料納米纖維(GA)又被稱為石墨烯泡沫、石墨烯材料海棉或是石墨烯材料宏觀經(jīng)濟(jì)建筑結(jié)構(gòu)。除開具備C納米纖維的一系列可靠特點(diǎn)外，GA還因?yàn)闃?gòu)建模塊可靠的理化性能而具有大孔結(jié)構(gòu)和超彈性等獨(dú)特特性，從而成為了時(shí)下科學(xué)研究熱門話題。

10.量子點(diǎn)技術(shù)納米纖維

將量子點(diǎn)技術(shù)(QDs)引進(jìn)納米纖維，能夠獲得既具有QDs優(yōu)良電子光學(xué)、催化反應(yīng)特性，同時(shí)具有納米纖維吸咐、傳感器、保溫隔熱等特點(diǎn)的量子點(diǎn)技術(shù)納米纖維。量子點(diǎn)技術(shù)納米纖維作為一種前沿技術(shù)原材料，其可靠的特性將快速變成研究重要點(diǎn)。下邊可從催化反應(yīng)、傳感器、充電電池、生物成像及其瑩光等主要用途各自詳細(xì)介紹量子點(diǎn)技術(shù)納米纖維的研究動(dòng)態(tài)。

11.生物質(zhì)燃料基有機(jī)化學(xué)及C納米纖維

繼金屬氧化物、滲碳體、氮化合物等無機(jī)物納米纖維和高聚物基傳統(tǒng)式有機(jī)化學(xué)納米纖維的探索以后，生物質(zhì)燃料基有機(jī)化學(xué)納米纖維憑著原材料的遍布普遍和獲取途徑簡單等優(yōu)點(diǎn)而備受巨大的高度關(guān)注。與此同時(shí)，生物質(zhì)燃料基原材料通常綠色無毒，廣泛具備相溶性、生物可降解性等特性，這較合乎現(xiàn)階段綠色化學(xué)核心理念。

氣凝膠材料現(xiàn)階段存在的問題及發(fā)展前景

1.形成機(jī)制尚需進(jìn)一步科學(xué)研究。

盡管滲碳體、氮化合物、量子點(diǎn)技術(shù)、生物質(zhì)燃料基有機(jī)化學(xué)及碳?xì)饽z等新型氣凝膠材料早已得到取得成功制取，可是該類氣凝膠材料生成機(jī)制研究尚不足深層次，與此同時(shí)納米纖維網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)生長發(fā)育體制、表層構(gòu)成及化學(xué)結(jié)構(gòu)管控和持續(xù)高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度管控等都需要進(jìn)一步科學(xué)研究，中后期需要把目光都集中在密度泛函理論及分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究緊密結(jié)合上，即從分子結(jié)構(gòu)、分子層面對(duì)氣凝膠材料的形成機(jī)制開展深入分析與對(duì)氣凝膠材料性能進(jìn)一步優(yōu)化管控。

2.功能性氣凝膠材料的探索尚需再次深層次。

納米纖維在電池材料、半導(dǎo)體器件、永磁材料等方面技術(shù)研究不夠健全，相關(guān)結(jié)構(gòu)與特性關(guān)聯(lián)的探索尚未深層次，需要進(jìn)一步分析其內(nèi)在機(jī)制，揭露性能構(gòu)造中間的相關(guān)性，與此同時(shí)性能好、多用途型氣凝膠材料還有待對(duì)氣凝膠材料性能進(jìn)一步開發(fā)設(shè)計(jì)。

3.規(guī)模化生產(chǎn)難題還未解決。

在工業(yè)制造層面，納米纖維因價(jià)格昂貴、工程施工不容易限制其產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用，需要選用成本費(fèi)更為低廉前驅(qū)體，融合成本較低的干躁方式，使生產(chǎn)工藝流程獲得健全，進(jìn)一步降低氣凝膠材料成本，促進(jìn)納米纖維的工業(yè)生產(chǎn)。唯有如此，氣凝膠材料才有望在將來變成推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展革新的超好材料，為人類生活帶來真意義上創(chuàng)新。