应用超临界流体干燥技术可制备不同种类的气凝胶。气凝胶是以纳米粒子或聚合物分子为骨架组成的超低密度多孔固体材料。由于气凝胶具有纳米材料的基本特性,它还具有极低的密度、极高的孔隙率和耐温性。热性能好,在航空航天、催化、吸附等领域有着广阔的应用前景。
由于超临界流体具有高扩散系数的特性,其干燥速度更快,微孔率更高。介质的气/液界面消失,不存在液体表面张力,干燥过程温和,在更大程度上避免了干燥应力对材料结构的破坏。
干燥介质的空气/液体界面消失,不存在液体表面张力;
干燥过程温和,在更大程度上避免了干燥应力对材料结构的破坏;
由于超临界流体具有高扩散系数的特性,其干燥速度较快;
干燥和脱溶过程都是在高压下进行的,脱溶过程也具有杀菌效果。
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氧化硅、氧化锆、热敏动植物产品的干燥。
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航天、军事、血库等领域的隔热与反侦察;
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光电子领域的元器件、显示器件、防护罩、高温透波材料;
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提高了催化剂和其他领域的活性、选择性和寿命;
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医疗和其他领域的诊断、药物输送和生物传感器;
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在涂料等领域具有耐火、耐温、亚光绝缘性能;
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食品和保健产品领域的质量保证和干燥。
超临界干燥凝胶在操作过程中应注意以下几点:
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用干燥介质(液体二氧化碳)代替凝胶中的乙醇溶剂的速度必须足够慢,以确保凝胶中的酒精溶剂完全被液体二氧化碳代替。溶剂置换过程通常需要约8至48小时。
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凝胶中的液体需要一个稳定的过程才能达到临界状态,从而使每个部分都达到临界条件,因此必须在临界状态下保持一定的时间。
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流体在保持临界温度不变的条件下缓慢释放,并沿临界等温线改变系统点,以防止临界流体变成液体。
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在溶剂交换和超临界干燥过程中,经常会释放出易燃有毒的溶剂蒸汽。因此,必须注意安全问题。
案例介绍
超临界CO2干燥二氧化硅气凝胶
随后,用0.6mL 6M氨水将混合物溶液调节至pH 8,倒入模具中并盖上盖子。最后,生成的醇凝胶在 50°C 的 EtOH 中老化 48 小时,然后进行超临界 CO2 干燥。
图5 用于循环的超临界CO2干燥(1)圆筒、(2)缓冲罐、(3)冰箱、(4)高压泵(5)、(7)、(9)预热器、(6)干燥釜、(8)分离器I、(10)分离器II.B用于循环的超临界CO2干燥机的数字图像
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原文始发于微信公众号(艾邦气凝胶论坛):气凝胶超临界干燥介绍及制作案例展示