Visão geral do mercado atacadista de membranas de gás da China: aerogéis de sílica convencionais e aerogéis compósitos de sílica.

O aerogel de sílica é reconhecido como um dos materiais de isolamento térmico leves mais avançados devido às suas propriedades únicas, incluindo baixa densidade, alta porosidade, grande área superficial específica e condutividade térmica extremamente baixa. No entanto, os aerogéis de sílica convencionais apresentam limitações significativas quando expostos a altas temperaturas. Quando a temperatura excede aproximadamente 800 °C, as partículas de aerogel tendem a sofrer sinterização, levando ao colapso da estrutura porosa ou a um aumento substancial na condutividade térmica. Consequentemente, os aerogéis de sílica tradicionais não conseguem atender aos requisitos de resistência à temperatura e estabilidade a longo prazo dos materiais de isolamento utilizados em fornos industriais e outros ambientes de alta temperatura.

Para melhorar a resistência a altas temperaturas e a resistência à compressão dos aerogéis de sílica, extensas pesquisas têm sido conduzidas sobre o design de compósitos de aerogel, reforço com fibras e métodos de preparação otimizados. Os aerogéis compósitos de sílica não apenas retêm a baixa condutividade térmica característica dos aerogéis de sílica pura, como também alcançam maior estabilidade térmica e resistência mecânica por meio da incorporação de materiais orgânicos ou inorgânicos. Como resultado, esses aerogéis compósitos podem ser aplicados em áreas exigentes, como sistemas de proteção térmica para espaçonaves, vestimentas isolantes para altas temperaturas e isolamento de fornos industriais.

O processo convencional de preparação de aerogéis de sílica geralmente envolve várias etapas. Primeiro, o sol de sílica é preparado utilizando o método sol-gel. Sob a ação catalítica de catalisadores ácidos ou alcalinos, a fonte de silício sofre reações eletrofílicas e nucleofílicas, que modificam o potencial e a viscosidade do sol de sílica e promovem reações de autopolicondensação. O sistema resultante é então deixado em repouso em diferentes solventes ou condições ambientais para permitir a formação e o crescimento de uma estrutura de rede tridimensional bem desenvolvida. Finalmente, o gel úmido é seco após a substituição do solvente dentro dos poros do gel por gás, resultando na formação do aerogel de sílica. Um diagrama esquemático do processo de síntese e do mecanismo de reação é mostrado na Figura 1.



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