CN115159535B - 一种镁铝尖晶石气凝胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种镁铝尖晶石气凝胶及其制备方法。其技术方案是:将M0质量份的添加剂、M1质量份的碱式硫酸镁晶须、M2质量份的铝溶胶和M3质量份的去离子水中,混合,得到100质量份的湿凝胶;或将M1质量份的碱式硫酸镁晶须、M2质量份的铝溶胶和M3质量份的去离子水中,混合,得到100质量份的湿凝胶。再利用液氮对湿凝胶进行冷冻,冷冻至凝胶块,置入真空冷冻干燥机中,冷冻干燥24~96h,然后将得到的镁铝尖晶石气凝胶前驱体置于马弗炉或管式炉中,400~600℃保温;再升温至1000~1600℃保温,制得镁铝尖晶石气凝胶。本发明工艺简单、生产周期短和成本低,所制备的镁铝尖晶石气凝胶体积密度小、气孔率高、耐高温和保温隔热性能好。

Description

一种镁铝尖晶石气凝胶及其制备方法
技术领域
本发明属于镁铝尖晶石气凝胶技术领域。具体涉及一种镁铝尖晶石气凝胶及其制备方法。
背景技术
气凝胶作为一种具备三维网络骨架的多孔材料,具有极高的孔隙率,孔径很小,使得气凝胶具有极佳的隔热性能。并且气凝胶具有低导热系数、高比表面积、低体积密度等特性,在航空航天、石油化工、建筑保温、环境保护等领域具有广泛的应用价值。与其它类型的隔热材料相比,气凝胶的隔热性能更好,达到同样的隔热效果所使用的材料体积及厚度比其它材料更少,更节省空间。但传统的无机气凝胶材料强度较差、成型能力较弱。氧化物气凝胶高温稳定性较差,在加热至一定温度时易发生相变或结构坍塌,因此失去了气凝胶材料低密度、低导热的特点。而非氧化物气凝胶在氧气氛围中易氧化烧蚀,导致材料内部结构的破坏,影响其耐高温性能。
镁铝尖晶石是一种性能优异的氧化物材料,强度高并具有良好的耐高温性能,广泛应用于耐火材料、钢铁冶炼、水泥回转窑等领域。镁铝尖晶石是镁铝二元体系中唯一的物质,因此无物相转变,虽使用温度高和高温稳定性好,但镁铝尖晶石体积密度较大,保温隔热性能较差,难以实现在保温隔热领域的大规模应用。
“耐高温低温合成块状尖晶石气凝胶材料的制备方法”(公开号:CN106478134A)专利技术,该技术以二氧化碳或乙醇为超临界干燥的介质,乙醇超临界干燥时高压反应釜内压强可达8~17MPa,干燥时间为1~8h;二氧化碳超临界干燥时高压反应釜内压强可达8~12MPa,干燥时间为8~15h。该技术采用溶胶-凝胶法结合超临界干燥技术虽合成了镁铝尖晶石气凝胶,合成温度较低;但该方法制备镁铝尖晶石气凝胶需要进行多次溶液置换,每次置换时间为12~24h,需要多步制备且耗时长、制备过程较为复杂、存在安全隐患,难以实现工业化生产。该技术在1200℃保温5h后所制得的镁铝尖晶石气凝胶体积密度为0.25g/cm3,体积密度较大,因此气孔率相对较低,保温隔热性能较差。
南京工业大学吴晓栋等人(WuX,Shao G,ShenX,et al.The low temperaturefabrication of nanocrystalline MgAl2O4 spinel aerogel by a non-alkoxide sol-gel route[J].Materials Letters,2017,207(nov.15):137-140.)采用溶胶-凝胶法结合超临界干燥技术制备了纳米棒镁铝尖晶石气凝胶,开始合成温度为500℃。但制备过程中使用的环氧丙烷具有毒性,且为易燃易爆化学品,存在较大的安全隐患;且以乙醇为老化液,在烘箱内进行多次置换,每次12~24h,过程较为复杂且周期长,无法进行连续化生产;之后在超临界乙醇下干燥湿凝胶,但乙醇超临界干燥时,高压反应釜内压强为8~17MPa,操作过程中存在安全隐患。该方法所制备的镁铝尖晶石气凝胶随着煅烧温度的升高,在1200℃煅烧后其比表面积明显下降,说明气孔率明显降低,耐高温及保温隔热性能不佳。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足,目的是提供一种工艺简单、生产周期短、成本低和安全性高的镁铝尖晶石气凝胶的制备方法,用该方法制备的镁铝尖晶石气凝胶体积密度小、气孔率高、耐高温和保温隔热性能好。
实现上述目的,本发明采用的技术方案的具体步骤是:
步骤1、将M0质量份的添加剂、M1质量份的碱式硫酸镁晶须、M2质量份的铝溶胶和M3质量份的去离子水中,混合,得到100质量份的湿凝胶。
或将M1质量份的碱式硫酸镁晶须、M2质量份的铝溶胶和M3质量份的去离子水中,混合,得到100质量份的湿凝胶。
其中:
所述添加剂的质量份M0=0.1~2;
所述铝溶胶的固含量为Y=10~60wt%;
碱式硫酸镁晶须∶铝溶胶中的AlOOH的质量比为1∶1.2~1.8=M1∶m=M1∶M2·Y;
所述碱式硫酸镁晶须和铝溶胶中的AlOOH的质量份之和为M1+m=8~20;
则由M1+m=8~20得到碱式硫酸镁晶须的质量份M1=8~20/(2.2-2.8);
铝溶胶的质量份M2=1.2~1.8M1/Y;
铝溶胶中的AlOOH的质量份m=M2·Y;
所述去离子水的质量份M3=100-M0-M1-M2;
所述添加剂为氧化钇、氧化镧、氧化钕、氟化铵、氟化铝、氧化锌、氧化锆、氧化钛、氧化硼和五氧化二钒中的一种。
步骤2、利用液氮对步骤1所述的湿凝胶进行冷冻,冷冻至凝胶块。
步骤3、将步骤2所述的凝胶块置入真空冷冻干燥机中,冷冻干燥24~96h,得到镁铝尖晶石气凝胶前驱体。
步骤4、将步骤3所述的镁铝尖晶石气凝胶前驱体置于马弗炉或管式炉中,以2~10℃/min的速率升温至400~600℃,保温1~3h;再以1~8℃/min的速率升温至1000~1600℃,保温2~8h,制得镁铝尖晶石气凝胶。
所述添加剂的纯度≥90%。
所述碱式硫酸镁晶须中MgSO4·5Mg(OH)2·3H2O含量≥90%,长径比≥5。
所述铝溶胶中AlOOH的粒径≤20nm。
所述的真空冷冻干燥机的冷阱温度为-80℃~-30℃。
由于采用上述技术方案,本发明与现有技术相比具有如下积极效果和突出特点:
1、本发明以碱式硫酸镁晶须与铝溶胶为原料,通过合理控制原料配比,然后混合均匀,成型后进行热处理即可,工艺简单、操作过程可控且安全性高。
2、本发明采用的原料为碱式硫酸镁晶须和铝溶胶,价格低廉,生产成本低。
3、本发明采用碱式硫酸镁晶须和铝溶胶搭建气凝胶结构,通过煅烧原位生成镁铝尖晶石气凝胶,无需进行其他处理。故本发明具有工艺简单、便于操作、生产周期短的优势。
4、本发明在制备过程中没有其他杂质的引入,产品纯度高。
5、本发明制备镁铝尖晶石气凝胶采用了两步煅烧的方式,在400~600℃碱式硫酸镁晶须分解放出气体,进行1~3h保温后保存了晶须形貌;继续加热至1000~1600℃进行保温生成镁铝尖晶石。故所制备的镁铝尖晶石气凝胶不仅使用温度高,且具有不易开裂、成型能力强的优势。
6、本发明中采用真空冷冻干燥法制备镁铝尖晶石气凝胶,通过消除气-液界面来减小表面张力或防止表面压力的产生,从而避免气凝胶在干燥过程中收缩和坍塌,极大保留了镁铝尖晶石气凝胶的孔结构。因此所制备的镁铝尖晶石气凝胶密度低、孔隙率大且为完整块状,克服了传统气凝胶成块性弱的问题,耐高温及保温隔热性能优异,广泛用于航空航天、高温气体过滤器、工业窑炉等领域。
本发明制备的镁铝尖晶石气凝胶经检测:体积密度≤0.3g/cm3;气孔率≥90%;热导率≤0.2W·m-1·K-1
因此,本发明工艺简单、生产周期短、成本低和安全性高,所制备的镁铝尖晶石气凝胶体积密度小、气孔率高、耐高温和保温隔热性能好。
附图说明
图1为本发明制备的一种镁铝尖晶石气凝胶的实物照片;
图2为图1所示镁铝尖晶石气凝胶的XRD衍射图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述,并非对其保护范围的限制。
一种镁铝尖晶石气凝胶及其制备方法。本具体实施方式所述制备方法的具体步骤是:
步骤1、将M0质量份的添加剂、M1质量份的碱式硫酸镁晶须、M2质量份的铝溶胶和M3质量份的去离子水中,混合,得到100质量份的湿凝胶;
或将M1质量份的碱式硫酸镁晶须、M2质量份的铝溶胶和M3质量份的去离子水中,混合,得到100质量份的湿凝胶。
其中:
所述添加剂的质量份M0=0.1~2;
所述铝溶胶的固含量为Y=10~60wt%;
碱式硫酸镁晶须∶铝溶胶中的AlOOH的质量比为1∶1.2~1.8=M1∶m=M1∶M2·Y;
所述碱式硫酸镁晶须和铝溶胶中的AlOOH的质量份之和为M1+m=8~20;
则由M1+m=8~20得到碱式硫酸镁晶须的质量份M1=8~20/(2.2-2.8);
铝溶胶的质量份M2=1.2~1.8M1/Y;
铝溶胶中的AlOOH的质量份m=M2·Y;
所述去离子水的质量份M3=100-M0-M1-M2;
所述添加剂为氧化钇、氧化镧、氧化钕、氟化铵、氟化铝、氧化锌、氧化锆、氧化钛、氧化硼和五氧化二钒中的一种。
步骤2、利用液氮对步骤1所述的湿凝胶进行冷冻,冷冻至凝胶块。
步骤3、将步骤2所述的凝胶块置入真空冷冻干燥机中,冷冻干燥24~96h,得到镁铝尖晶石气凝胶前驱体。
步骤4、将步骤3所述的镁铝尖晶石气凝胶前驱体置于马弗炉或管式炉中,以2~10℃/min的速率升温至400~600℃,保温1~3h;再以1~8℃/min的速率升温至1000~1600℃,保温2~8h,制得镁铝尖晶石气凝胶。
所述的真空冷冻干燥机的冷阱温度为-80℃~-30℃。
其中:
所述添加剂的纯度≥90%;
所述碱式硫酸镁晶须中MgSO4·5Mg(OH)2·3H2O含量≥90%,长径比≥5;
所述铝溶胶中AlOOH的粒径≤20nm。
实施例中不再赘述。
实施例1
一种镁铝尖晶石气凝胶及其制备方法。本实施例所述制备方法是:
步骤1、将M0质量份的添加剂、M1质量份的碱式硫酸镁晶须、M2质量份的铝溶胶和M3质量份的去离子水中,混合,得到100质量份的湿凝胶。
其中:
所述添加剂的质量份M0=0.1;
所述铝溶胶的固含量为Y=10wt%;
碱式硫酸镁晶须∶铝溶胶中的AlOOH的质量比为1∶1.2;
即M1∶m=M1∶M2·Y=1∶1.2;
所述碱式硫酸镁晶须和铝溶胶中的AlOOH的质量份之和为M1+m=9;
则由M1+m=9,得到碱式硫酸镁晶须的质量份M1=9/2.2=4.09;
铝溶胶的质量份M2=1.2~1.8M1/Y=1.2·4.09/0.1=49.09;
铝溶胶中的AlOOH的质量份m=M2·Y=49.09·0.1=4.9;
所述去离子水的质量份M3=100-M0-M1-M2=100-0.1-4.09-49.09=46.72;
所述添加剂为氧化钇。
步骤2、利用液氮对步骤1所述的湿凝胶进行冷冻,冷冻至凝胶块。
步骤3、将步骤2所述的凝胶块置入真空冷冻干燥机中,冷冻干燥24h,得到镁铝尖晶石气凝胶前驱体。
步骤4、将步骤3所述的镁铝尖晶石气凝胶前驱体置于马弗炉中,以10℃/min的速率升温至400℃,保温3h;再以8℃/min的速率升温至1200℃,保温5h,制得镁铝尖晶石气凝胶。
所述的真空冷冻干燥机的冷阱温度为-30℃。
本实施例制备的镁铝尖晶石气凝胶经检测:体积密度为0.118g/cm3;气孔率为96.7%;热导率为0.094W·m-1·K-1
实施例2
一种镁铝尖晶石气凝胶及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是:
步骤1、将M0质量份的添加剂、M1质量份的碱式硫酸镁晶须、M2质量份的铝溶胶和M3质量份的去离子水中,混合,得到100质量份的湿凝胶。
其中:
所述铝溶胶的固含量为Y=20wt%;
所述碱式硫酸镁晶须和铝溶胶中的AlOOH的质量份之和M=M1+M2·Y=20;
碱式硫酸镁晶须∶铝溶胶中的AlOOH的质量比为1∶1.5;
即M1∶m=M1∶M2·Y=1∶1.5;
所述碱式硫酸镁晶须和铝溶胶中的AlOOH的质量份之和为M1+m=20;
则由M1+m=20,得到碱式硫酸镁晶须的质量份M1=20/2.5=8;
铝溶胶的质量份M2=1.2~1.8M1/Y=1.5·8/0.2=60;
铝溶胶中的AlOOH的质量份m=M2·Y=60·0.2=12;
所述去离子水的质量份M3=100-M0-M1-M2=100-2-8-60=30;
所述添加剂为氧化镧。
步骤2、利用液氮对步骤1所述的湿凝胶进行冷冻,冷冻至凝胶块。
步骤3、将步骤2所述的凝胶块置入真空冷冻干燥机中,冷冻干燥48h,得到镁铝尖晶石气凝胶前驱体。
步骤4、将步骤3所述的镁铝尖晶石气凝胶前驱体置于管式炉中,以7℃/min的速率升温至500℃,保温2h;再以5℃/min的速率升温至1600℃,保温2h,制得镁铝尖晶石气凝胶。
所述的真空冷冻干燥机的冷阱温度为-45℃。
本实施例制备的镁铝尖晶石气凝胶经检测:体积密度为0.183g/cm3;气孔率为90.7%;热导率为0.143W·m-1·K-1
实施例3
一种镁铝尖晶石气凝胶及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是:
步骤1、将M1质量份的碱式硫酸镁晶须、M2质量份的铝溶胶和M3质量份的去离子水中,混合,得到100质量份的湿凝胶。
其中:
所述铝溶胶的固含量为Y=60wt%;
碱式硫酸镁晶须∶铝溶胶中的AlOOH的质量比为1∶1.7;
即M1∶m=M1∶M2·Y=1∶1.7;
所述碱式硫酸镁晶须和铝溶胶中的AlOOH的质量份之和为M1+m=8;
则由M1+m=8,得到碱式硫酸镁晶须的质量份M1=8/2.7=2.96;
铝溶胶的质量份M2=1.2~1.8M1/Y=1.7·2.96/0.6=8.4;
铝溶胶中的AlOOH的质量份m=M2·Y=8.4·0.6=5.04;
所述去离子水的质量份M3=100-M1-M2=100-2.96-8.4=88.64;
所述添加剂为氧化锌。
步骤2、利用液氮对步骤1所述的湿凝胶进行冷冻,冷冻至凝胶块。
步骤3、将步骤2所述的凝胶块置入真空冷冻干燥机中,冷冻干燥72h,得到镁铝尖晶石气凝胶前驱体。
步骤4、将步骤3所述的镁铝尖晶石气凝胶前驱体置于马弗炉中,以5℃/min的速率升温至500℃,保温2h;再以3℃/min的速率升温至1000℃,保温10h,制得镁铝尖晶石气凝胶。
所述的真空冷冻干燥机的冷阱温度为-60℃。
本实施例制备的镁铝尖晶石气凝胶经检测:体积密度为0.107g/cm3;气孔率为97.0%;热导率为0.073W·m-1·K-1
实施例4
一种镁铝尖晶石气凝胶及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是:
步骤1、将M0质量份的添加剂、M1质量份的碱式硫酸镁晶须、M2质量份的铝溶胶和M3质量份的去离子水中,混合,得到100质量份的湿凝胶。
其中:
所述添加剂的质量份M0=1;
所述铝溶胶的固含量为Y=40wt%;
碱式硫酸镁晶须∶铝溶胶中的AlOOH的质量比为1∶1.8;
即M1∶m=M1∶M2·Y=1∶1.8;
所述碱式硫酸镁晶须和铝溶胶中的AlOOH的质量份之和为M1+m=17;
则由M1+m=17,得到碱式硫酸镁晶须的质量份M1=17/2.8=6.07;
铝溶胶的质量份M2=1.2~1.8M1/Y=1.8·6.07/0.4=27.32;
铝溶胶中的AlOOH的质量份m=M2·Y=27.32·0.4=10.9;
所述去离子水的质量份M3=100-M0-M1-M2=100-1-6.07-27.32=65.61;
所述添加剂为氧化钛。
步骤2、利用液氮对步骤1所述的湿凝胶进行冷冻,冷冻至凝胶块。
步骤3、将步骤2所述的凝胶块置入真空冷冻干燥机中,冷冻干燥96h,得到镁铝尖晶石气凝胶前驱体。
步骤4、将步骤3所述的镁铝尖晶石气凝胶前驱体置于管式炉中,以2℃/min的速率升温至600℃,保温1h;再以1℃/min的速率升温至1300℃,保温3h,制得镁铝尖晶石气凝胶。
所述的真空冷冻干燥机的冷阱温度为-80℃。
本实施例制备的镁铝尖晶石气凝胶经检测:体积密度为0.146g/cm3;气孔率为95.1%;热导率为0.121W·m-1·K-1
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果和突出特点:
1、本具体实施方式以碱式硫酸镁晶须与铝溶胶为原料,通过合理控制原料配比,然后混合均匀,成型后进行热处理即可,工艺简单、操作过程可控且安全性高。
2、本具体实施方式采用的原料为碱式硫酸镁晶须和铝溶胶,价格低廉,生产成本低。
3、本具体实施方式采用碱式硫酸镁晶须和铝溶胶搭建气凝胶结构,通过煅烧原位生成镁铝尖晶石气凝胶,无需进行其他处理。故本具体实施方式具有工艺简单、便于操作、生产周期短的优势。
4、本具体实施方式在制备过程中没有其他杂质的引入,产品纯度高。
5、本具体实施方式制备镁铝尖晶石气凝胶采用了两步煅烧的方式,在400~600℃碱式硫酸镁晶须分解放出气体,进行1~3h保温后保存了晶须形貌;继续加热至1000~1600℃进行保温生成镁铝尖晶石。故所制备的镁铝尖晶石气凝胶不仅使用温度高,且具有不易开裂、成型能力强的优势。
6、本具体实施方式中采用真空冷冻干燥法制备镁铝尖晶石气凝胶,通过消除气-液界面来减小表面张力或防止表面压力的产生,从而避免气凝胶在干燥过程中收缩和坍塌,极大保留了镁铝尖晶石气凝胶的孔结构。因此所制备的镁铝尖晶石气凝胶如图1所示,图1为实施例1制备的镁铝尖晶石气凝胶的实物照片;从图1可以直观地看出,所制备的镁铝尖晶石气凝胶放在鲜花上而花瓣并未压弯,说明制备的镁铝尖晶石气凝胶质量小、密度低。图2为图1所示镁铝尖晶石气凝胶的XRD衍射图。从图2可以看出,所制备的镁铝尖晶石气凝胶纯度高、杂质少。因此,本发明制备的镁铝尖晶石气凝胶密度低、孔隙率大且为完整块状,克服了传统气凝胶成块性弱的问题,耐高温及保温隔热性能优异,广泛用于航空航天、高温气体过滤器、工业窑炉等领域。
本具体实施方式制备的镁铝尖晶石气凝胶经检测:体积密度≤0.3g/cm3;气孔率≥90%;热导率≤0.2W·m-1·K-1
因此,本具体实施方式工艺简单、生产周期短、成本低和安全性高,所制备的镁铝尖晶石气凝胶体积密度小、气孔率高、耐高温和保温隔热性能好。

Claims (7)

1.一种镁铝尖晶石气凝胶的制备方法,其特征在于所述制备方法的具体步骤是:
步骤1、将M0质量份的添加剂、M1质量份的碱式硫酸镁晶须、M2质量份的铝溶胶和M3质量份的去离子水混合,得到100质量份的湿凝胶;
其中:
所述添加剂的质量份M0=0.1~2;
所述铝溶胶的固含量为Y=10~60wt%;
碱式硫酸镁晶须∶铝溶胶中的AlOOH的质量比为1∶1.2~1.8=M1∶m=M1∶M2·Y;
所述碱式硫酸镁晶须和铝溶胶中的AlOOH的质量份之和为M1+m=8~20;
则由M1+m=8~20得到碱式硫酸镁晶须的质量份M1=8~20/(2.2-2.8);
铝溶胶的质量份M2=1.2~1.8M1/Y;
铝溶胶中的AlOOH的质量份m=M2·Y;
所述去离子水的质量份M3=100-M0-M1-M2;
所述添加剂为氧化钇、氧化镧、氧化钕、氟化铵、氟化铝、氧化锌、氧化锆、氧化钛、氧化硼和五氧化二钒中的一种;
步骤2、利用液氮对步骤1所述的湿凝胶进行冷冻,冷冻至凝胶块;
步骤3、将步骤2所述的凝胶块置入真空冷冻干燥机中,冷冻干燥24~96h,得到镁铝尖晶石气凝胶前驱体;
步骤4、将步骤3所述的镁铝尖晶石气凝胶前驱体置于马弗炉或管式炉中,以2~10℃/min的速率升温至400~600℃,保温1~3h;再以1~8℃/min的速率升温至1000~1600℃,保温2~8h,制得镁铝尖晶石气凝胶。
2.一种镁铝尖晶石气凝胶的制备方法,其特征在于所述制备方法的具体步骤是:
步骤1、将M1质量份的碱式硫酸镁晶须、M2质量份的铝溶胶和M3质量份的去离子水混合,得到100质量份的湿凝胶;
其中:
所述铝溶胶的固含量为Y=10~60wt%;
碱式硫酸镁晶须∶铝溶胶中的AlOOH的质量比为1∶1.2~1.8=M1∶m=M1∶M2·Y;
所述碱式硫酸镁晶须和铝溶胶中的AlOOH的质量份之和为M1+m=8~20;
则由M1+m=8~20得到碱式硫酸镁晶须的质量份M1=8~20/(2.2-2.8);
铝溶胶的质量份M2=1.2~1.8M1/Y;
铝溶胶中的AlOOH的质量份m=M2·Y;
所述去离子水的质量份M3=100- M1-M2;
步骤2、利用液氮对步骤1所述的湿凝胶进行冷冻,冷冻至凝胶块;
步骤3、将步骤2所述的凝胶块置入真空冷冻干燥机中,冷冻干燥24~96h,得到镁铝尖晶石气凝胶前驱体;
步骤4、将步骤3所述的镁铝尖晶石气凝胶前驱体置于马弗炉或管式炉中,以2~10℃/min的速率升温至400~600℃,保温1~3h;再以1~8℃/min的速率升温至1000~1600℃,保温2~8h,制得镁铝尖晶石气凝胶。
3.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石气凝胶的制备方法,其特征在于所述的添加剂的纯度≥90%。
4.根据权利要求1或2所述的镁铝尖晶石气凝胶的制备方法,其特征在于所述的碱式硫酸镁晶须中MgSO4·5Mg(OH)2·3H2O含量≥90%,长径比≥5。
5.根据权利要求1或2所述的镁铝尖晶石气凝胶的制备方法,其特征所述的铝溶胶中AlOOH的粒径≤20nm。
6.根据权利要求1或2所述的镁铝尖晶石气凝胶的制备方法,其特征在于所述的真空冷冻干燥机的冷阱温度为-80℃~-30℃。
7.一种镁铝尖晶石气凝胶,其特征在于所述的镁铝尖晶石气凝胶是根据权利要求1~6项中任一项所述镁铝尖晶石气凝胶的制备方法所制备的镁铝尖晶石气凝胶。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107805064A (zh) * 2017-11-01 2018-03-16 南京工业大学 一种纤维增强耐高温镁铝尖晶石气凝胶的制备方法
CN108484182A (zh) * 2018-04-08 2018-09-04 江苏中翼汽车新材料科技有限公司 一种氧化镁晶须原位合成镁铝尖晶石增强氧化镁基泡沫陶瓷过滤器及其制备方法
CN108530094A (zh) * 2018-04-08 2018-09-14 凤阳爱尔思轻合金精密成型有限公司 一种碱式硫酸镁晶须原位合成镁铝尖晶石增强氧化镁基泡沫陶瓷过滤器及其制备方法
CN109320193A (zh) * 2017-07-31 2019-02-12 天津大学 莫来石纤维/莫来石晶须/二氧化硅气凝胶多级结构及其制备方法和应用
CN111925194A (zh) * 2020-08-18 2020-11-13 航天特种材料及工艺技术研究所 一种耐高温高性能气凝胶复合材料及其制备方法
WO2022120712A1 (zh) * 2020-12-10 2022-06-16 中国科学院深圳先进技术研究院 一种尺寸可控的气凝胶球及其制备方法和应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109320193A (zh) * 2017-07-31 2019-02-12 天津大学 莫来石纤维/莫来石晶须/二氧化硅气凝胶多级结构及其制备方法和应用
CN107805064A (zh) * 2017-11-01 2018-03-16 南京工业大学 一种纤维增强耐高温镁铝尖晶石气凝胶的制备方法
CN108484182A (zh) * 2018-04-08 2018-09-04 江苏中翼汽车新材料科技有限公司 一种氧化镁晶须原位合成镁铝尖晶石增强氧化镁基泡沫陶瓷过滤器及其制备方法
CN108530094A (zh) * 2018-04-08 2018-09-14 凤阳爱尔思轻合金精密成型有限公司 一种碱式硫酸镁晶须原位合成镁铝尖晶石增强氧化镁基泡沫陶瓷过滤器及其制备方法
CN111925194A (zh) * 2020-08-18 2020-11-13 航天特种材料及工艺技术研究所 一种耐高温高性能气凝胶复合材料及其制备方法
WO2022120712A1 (zh) * 2020-12-10 2022-06-16 中国科学院深圳先进技术研究院 一种尺寸可控的气凝胶球及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
纺丝液参数对静电纺丝制备镁铝尖晶石纤维的影响;崔D;魏恒勇;王合洋;魏颖娜;林健;卜景龙;王鹏;;材料研究学报(02);37-44 *

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