氣凝膠彈性模量介紹

氣凝膠是指通過溶膠凝膠 法，用一定的干燥方式使氣體取 代凝膠中的液相而形成的一種納 米級多孔固態(tài)材 。如明膠、阿拉 伯膠、、硅膠、毛發(fā)、指甲等。 氣凝膠也具凝膠的性質(zhì)，即具膨 脹作用、觸變作用、離漿作用。 氣凝膠是地球上最 輕的固體 。氣凝膠密度極低，是地球上最 輕的固體。目前，最輕的氣凝膠 是一種“全碳?xì)饽z"，密度僅有 0.16mg/cm3（去除空氣密度）， 僅為空氣密度的1/6。把這種材料 放在花朵上，柔軟的花蕊幾乎沒 有變形。 氣凝膠相比于普通多孔材料 有一個(gè)重要的特點(diǎn)：其骨架在納 米尺度。因此，當(dāng)可見光穿過時(shí) 散射較小，看上去像“凍住的煙

“氣凝膠有什么用途？"相信每個(gè)人都會有這樣的疑問?；卮鹨矔?各式各樣，“它有著極低的熱導(dǎo)率，可以作為超級隔熱材料"“它可以用 作電極"“它可以用于污染治理

氣凝膠性能需要關(guān)注什么？

氣凝膠（aerogel）具有極低的表觀密度、 高孔隙率、高比表面積等特點(diǎn)，從而使其具有 良好的阻隔性能、極低的熱導(dǎo)率以及高吸附、 催化和負(fù)載能力等優(yōu)異性能。因此，氣凝膠有 望作為隔熱保溫材料、阻燃材料、隔音材料、 高效吸附材料、催化劑載體材料、光學(xué)器件及 電極能源材料等得到廣泛應(yīng)用，被視為“未來 具有潛力的材料之一" 隨著氣凝膠制造技術(shù)的發(fā)展和工程應(yīng)用的 迫切需求，氣凝膠的力學(xué)性能和變形機(jī)制研究 便顯得尤為重要

氣凝膠測試儀TA.XTC—力學(xué)性能測試 氣凝膠力學(xué)性能指標(biāo)： l 氣凝膠蠕變測試 l 氣凝膠應(yīng)力松弛 l 氣凝膠十萬次疲勞能力測試 l 氣凝膠彈性模量 l 氣凝膠屈服能

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試驗(yàn)?zāi)康模簹饽z還具有優(yōu)異的抗機(jī)械擠壓疲勞性能,且在移除驅(qū)使變形載荷后,可以自動恢復(fù)至 初始形態(tài),能夠作為彈性材料使用。上海保圣TA.XTC測試儀具有單次10萬次循環(huán)能力疲勞測試性能 ，本次實(shí)驗(yàn)采用上海保圣TA.XTC測試儀對氣凝膠抗疲勞能力進(jìn)行測試。 試驗(yàn)儀器與配件：上海保圣TA.XTC-20測試儀 樣品準(zhǔn)備：將氣凝膠樣品放置于實(shí)驗(yàn)平臺上，采取循環(huán)試驗(yàn)對氣凝膠樣品進(jìn)行20次循環(huán)下壓處 理，下壓形變量為樣品起始高度的60%。

測試結(jié)論： 采用上海保圣TA.XTC測試儀對氣凝膠進(jìn)行循環(huán)曲線如圖所示。根據(jù)曲線圖獲取有效數(shù)據(jù) 可以得到樣品在多組循環(huán)下壓作用下的最大應(yīng)力以及最小應(yīng)力。通過計(jì)算可以得到樣品的循 環(huán)特性等反應(yīng)材料耐疲勞性能的物性數(shù)據(jù)。

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試驗(yàn)?zāi)康模簭椥阅Ａ渴菤饽z重要的性能參 數(shù)，從宏觀角度來說，彈性模量是衡量氣凝膠抵 抗彈性變形能力大小的尺度，從微觀角度來說， 則是原子、離子或分子之間鍵合強(qiáng)度的反映。 試驗(yàn)儀器與配件： 保圣TA.XTC測試儀 柱形探頭 樣品準(zhǔn)備： 將氣凝膠樣品置于實(shí)驗(yàn)平臺上，啟動儀器，實(shí) 驗(yàn)探頭將下壓樣品形變量的30%，保持60s，然后儀器 獲取樣品應(yīng)力變化。

測試結(jié)論： 采用上海保圣TA.XTC測試儀對氣凝膠進(jìn)行單軸壓力試驗(yàn)，可以得到如圖所示的應(yīng)力應(yīng)變曲線。對 TA.XTC儀器自配軟件可以直接對數(shù)據(jù)分析，獲取可以得到氣凝膠樣品的彈性模量為18.486kp

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試驗(yàn)?zāi)康模簹饽z復(fù)合材料具有良好的隔熱性能 和較高的強(qiáng)度，對其進(jìn)行蠕變性能測試，可評估其實(shí) 際使用過程中斷裂韌性，從而觀察其使用效果。 試驗(yàn)儀器與配件： 保圣TA.XTC測試儀 樣品準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)開始前將樣品置于實(shí)驗(yàn)平臺上， 啟動儀器，實(shí)驗(yàn)探頭將以1000gf的力下壓樣品，保持 30s，然后儀器獲取樣品應(yīng)變變化

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采用上海保圣TA.XTC測試儀對氣凝膠進(jìn)行形變保持壓縮應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)，可以得到如圖所示的 應(yīng)力松弛曲線。對曲線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取可以得到樣品在形變量為30%時(shí)的初始應(yīng)力為1242.279gf ，以及下壓1min后的作用力650.402gf，參考《GB/T1685-2008 硫化橡膠或熱塑性橡膠 在常溫和 高溫下壓縮應(yīng)力松弛的測定》中關(guān)于材料應(yīng)力松弛相關(guān)測定，可以得到該材料的應(yīng)力松弛R0為 0.476。