高分子气凝胶复合材料
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作者刘天西
出版社科学出版社
ISBN9787030781208
出版时间2024-06
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定价168元
货号1203307079
上书时间2024-10-01
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目录
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第1章 气凝胶概述1
1.1 气凝胶的发展历程 2
1.2 气凝胶的种类 3
1.2.1 无机气凝胶 5
1.2.2 有机气凝胶 6
1.2.3 有机-无机杂化气凝胶 7
1.3 气凝胶的制备过程 8
1.3.1 溶胶-凝胶过程 9
1.3.2 老化过程 9
1.3.3 干燥过程 10
1.3.4 成型方式 13
1.4 气凝胶的基本性质 14
1.4.1 微观形貌和孔结构 14
1.4.2 热学性质 19
1.4.3 力学性质 21
1.4.4 光学性质 24
1.4.5 声学性质 27
参考文献 28
第2章 高分子气凝胶复合材料的表征方法35
2.1 微观形貌表征 35
2.1.1 透射电子显微镜 35
2.1.2 扫描电子显微镜 36
2.2 化学成分与结构分析 41
2.2.1 红外光谱 41
2.2.2 拉曼光谱 42
2.2.3 X射线衍射分析 44
2.2.4 X射线光电子能谱 45
2.3 比表面积及孔径分析 47
2.3.1 气体吸附法 48
2.3.2 压汞法 49
2.3.3 泡点法 50
2.4 力学性能分析 51
2.4.1 拉伸和压缩性能 51
2.4.2 动态热机械性能 53
2.5 热学性能分析 56
2.5.1 热稳定性 56
2.5.2 隔热性能 56
2.6 其他性能分析 58
2.6.1 吸声性能 58
2.6.2 光学性能 60
参考文献 62
第3章 酚醛树脂气凝胶65
3.1 简介 65
3.2 酚醛树脂气凝胶的制备 66
3.2.1 溶胶-凝胶过程 66
3.2.2 酚醛树脂湿凝胶的干燥 68
3.2.3 模板法制备酚醛树脂气凝胶 69
3.3 酚醛树脂气凝胶的形态结构及其影响因素 72
3.3.1 催化剂种类 73
3.3.2 催化剂浓度 73
3.3.3 溶胶的初始pH 74
3.3.4 反应物浓度 75
3.3.5 温度与凝胶时间 76
3.4 酚醛树脂及其复合气凝胶的性能 76
3.4.1 力学性能 76
3.4.2 热性能 79
3.4.3 其他性能 82
3.5 酚醛树脂基碳气凝胶 83
3.5.1 简介 83
3.5.2 酚醛树脂气凝胶的碳化 83
3.5.3 模板法制备酚醛树脂基碳气凝胶 84
参考文献 86
第4章 生物质气凝胶91
4.1 纤维素气凝胶 91
4.1.1 简介 91
4.1.2 分类 92
4.1.3 纤维素气凝胶的制备 96
4.1.4 微观结构 99
4.1.5 宏观性能 100
4.1.6 应用 101
4.2 壳聚糖气凝胶 103
4.2.1 简介 103
4.2.2 壳聚糖气凝胶的制备 104
4.2.3 微观结构 105
4.2.4 宏观性能 105
4.2.5 应用 107
4.3 海藻酸钠气凝胶 109
4.3.1 简介 109
4.3.2 海藻酸钠气凝胶的制备 110
4.3.3 微观结构 111
4.3.4 宏观性能 111
4.3.5 应用 112
4.4 其他多糖气凝胶 114
参考文献 115
第5章 聚酰亚胺气凝胶120
5.1 简介 120
5.2 聚酰亚胺气凝胶的制备 123
5.2.1 化学亚胺化-超临界干燥 123
5.2.2 物理低温凝胶-热亚胺化法 124
5.3 聚酰亚胺气凝胶的结构及其影响因素 125
5.3.1 分子结构 125
5.3.2 固含量 129
5.3.3 交联剂 131
5.3.4 凝胶条件 133
5.4 聚酰亚胺气凝胶的性能 137
5.4.1 热性能 137
5.4.2 力学性能 140
5.5 聚酰亚胺气凝胶复合材料 145
5.5.1 聚酰亚胺气凝胶复合材料的制备 145
5.5.2 不同维度纳米颗粒对气凝胶性能的影响 148
参考文献 161
第6章 异氰酸酯气凝胶165
6.1 聚氨酯气凝胶 165
6.1.1 简介 165
6.1.2 聚氨酯气凝胶的制备 168
6.1.3 聚氨酯气凝胶材料的结构及其影响因素 170
6.1.4 聚氨酯气凝胶的性能 175
6.2 聚脲气凝胶 177
6.2.1 简介 177
6.2.2 聚脲气凝胶的制备 177
6.2.3 聚脲气凝胶材料的结构及其影响因素 179
6.2.4 聚脲气凝胶的性能 182
6.3 异氰酸酯复合气凝胶 184
6.3.1 导电异氰酸酯复合气凝胶 184
6.3.2 阻燃异氰酸酯复合气凝胶 185
6.3.3 聚氨酯增强无机气凝胶隔热材料 186
参考文献 187
第7章 导电高分子气凝胶190
7.1 聚乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸钠气凝胶 190
7.1.1 简介 190
7.1.2 聚乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸钠气凝胶制备 191
7.1.3 聚乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸钠气凝胶结构与性能 193
7.2 聚吡咯气凝胶 195
7.2.1 简介 195
7.2.2 聚吡咯气凝胶的制备 196
7.2.3 聚吡咯气凝胶的结构和性能 197
7.3 聚苯胺气凝胶 199
7.3.1 简介 199
7.3.2 聚苯胺气凝胶的制备 199
7.3.3 聚苯胺气凝胶的结构和性能 200
7.4 导电高分子气凝胶复合材料 204
7.4.1 简介 204
7.4.2 导电高分子气凝胶复合材料的制备 205
7.4.3 导电高分子气凝胶复合材料的结构和性能 207
参考文献 208
第8章 其他高分子气凝胶212
8.1 芳纶纳米纤维气凝胶 212
8.1.1 简介 212
8.1.2 芳纶纳米纤维气凝胶的制备 212
8.1.3 芳纶纳米纤维气凝胶的结构和影响因素 213
8.1.4 芳纶纳米纤维气凝胶的性能 214
8.1.5 芳纶纳米纤维气凝胶复合材料 216
8.2 聚乙烯醇气凝胶 217
8.2.1 简介 217
8.2.2 聚乙烯醇/高分子复合气凝胶 218
8.2.3 聚乙烯醇/纳米颗粒复合气凝胶 218
8.3 聚苯并 嗪气凝胶 220
8.3.1 简介 220
8.3.2 聚苯并 嗪复合气凝胶 221
参考文献 222
第9章 高分子气凝胶纤维及织物225
9.1 高分子气凝胶纤维的概述 225
9.2 高分子气凝胶纤维的制备方法 226
9.2.1 湿法纺丝法 227
9.2.2 冷冻纺丝法 228
9.2.3 中空纤维注入法 229
9.2.4 湿法同轴纺丝 230
9.3 高分子气凝胶纤维的分类 231
9.3.1 纤维素气凝胶纤维 231
9.3.2 芳纶气凝胶纤维 232
9.3.3 聚酰亚胺气凝胶纤维 232
9.4 高分子气凝胶织物 233
9.4.1 疏水改性 233
9.4.2 染色 233
9.4.3 气凝胶复合纤维 233
9.5 高分子气凝胶织物的应用 234
9.5.1 隔热和阻燃 234
9.5.2 导电 236
9.5.3 吸附 236
9.5.4 热能存储 236
9.5.5 智能可穿戴织物 237
9.5.6 屏蔽 237
9.5.7 人工肌肉 238
9.5.8 信息存储 239
9.6 高分子气凝胶纤维及织物的前景与展望 240
参考文献 241
第10章 高分子气凝胶的应用及前景244
10.1 概述 244
10.2 保温隔热 245
10.3 吸附 248
10.3.1 有机物吸附 248
10.3.2 金属离子吸附 249
10.3.3 二氧化碳吸附 250
10.3.4 固体颗粒吸附 250
10.4 吸声/隔音 251
10.5 药物缓释 252
10.6 能源存储 254
10.6.1 相变材料 254
10.6.2 超级电容器材料 255
10.6.3 光热转换材料 256
10.7 电磁屏蔽 258
10.8 高分子气凝胶的前景与展望 260
参考文献 260
内容摘要
气凝胶由于其具有高比表面积、低密度、高孔隙率、低导热系数等独特性能，在航空航天、节能建筑、能源储存和生物医药领域具有广泛应用。二氧化硅气凝胶研究最为广泛，但二氧化硅气凝胶在航空航天、工业以及日常生活中的应用却受限于自身的脆性、低力学强度以及易吸湿性。与二氧化硅气凝胶不同，高分子气凝胶具有更加优异的力学性能和环境稳定性以及结构的可设计性引起研究工作者的广泛关注。高分子材料，比如酚醛树脂、天然生物质材料、聚酰亚胺、聚氨酯、聚脲等，由于其具有可设计的分子结构、可控构筑的孔结构或者可再生的生物质资源，使其成为创造各种功能性高分子复合气凝胶材料的优选。本书重点阐述了酚醛树脂气凝胶、生物质气凝胶、聚酰亚胺气凝胶和异氰酸酯气凝胶等高分子气凝胶及其复合材料的制备方法和结构与性能的理论基础，介绍和讨论了高分子复合气凝胶的合成策略、结构和性能，及其结构对化学、机械、电学和光学性能的影响；介绍了高分子复合气凝胶相关的表征手段；最后对高分子气凝胶复合材料在隔热、吸附、吸声、储能等应用领域和发展前景进行了论述，为研发环保、高性能、多功能的高分子气凝胶复合材料提供参考与借鉴。
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