aerogel silica va ung dung

Là vật liệu tổng hợp có nguồn gốc từ một loại gel trong đó thành phần chất lỏng của gel được thay thế bằng một loại khí. Kết quả làm cho gel có tỉ trọng thấp và cách nhiệt. Nó còn có các tên gọi sau: khói đóng băng, không khí rắn, khối rắn. Do tính chất mờ và phân tán ánh sáng trong vật liệu nên trong giống như polyetilen bị ép lại thành một khối.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN

AEROGEL-SILICA VÀ ỨNG DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HẠNH HV: ĐÀO CÔNG THANH

NGUYỄN THỊ KIM LIÊN

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 2013

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2 2.1.Quá trình sol – gel: 5 2.3.Tiền chất của quá trình Sol-Gel 6

1. Giới thiệu aegogel

1.1 Định nghĩa:

Là vật liệu tổng hợp có nguồn gốc từ một loại gel trong đó thành phần chất lỏng của gel được thay thế bằng một loại khí Kết quả làm cho gel có tỉ trọng thấp và cách nhiệt Nó còn có các tên gọi sau: khói đóng băng, không khí rắn, khối rắn Do tính chất mờ và phân tán ánh sáng trong vật liệu nên trong giống như polyetilen bị ép lại thành một khối

1.2 Lịch sử:

Cũng giống như các loại truyền thuyết mà bạn từng đọc khác, truyền thuyết về Aerogel khá bí ẩn và thú vị Tất cả những gì mà chúng ta biết đó là vào cuối những

năm 1920, giáo sư hóa học người Mỹ có tên Samuel Kistler (1900 - 1975) đã có một cuộc cá độ với đồng nghiệp của mình là Charles Learned Kistler tin rằng sẽ tồn tại một loại gel không lỏng (một đặc tính cố hữu của gel) với một cấu trúc vô cùng đặc biệt, đó là mạng lưới các lỗ rỗng vô cùng nhỏ được gọi là nanopore.

Sau khi thử nghiệm và gặp nhiều thất bại, cuối cùng thì Kistler đã trở thành người đầu tiên thay thế được trạng thái lỏng của gel thành trạng thái khí để tạo ra một loại gel mới không tồn tại ở trạng thái lỏng Vào năm, 1931, ông đã công bố phát hiện của mình trong bài viết "Coherent Expanded Aerogels and Jellies", đăng trên tạp chí khoa học Nature.

1.3 Phân loại Aerogel:

Có ba loại Aerogel phổ biến nhất hiện nay đó là silica, carbon và oxit kim loại, tuy nhiên trong thử nghiệm lẫn thực tế thì silica vẫn thường được sử dụng hơn

cả Khi nhắc đến Aerogel, rất có thể người ta đang ám chỉ đến loại silica Các bạn cũng không nên nhầm lẫn giữa silica và silicon, silica (silic điôxít) là loại vật liệu chủ yếu để sản xuất ra thủy tinh cách nhiệt còn silicon là một chất bán dẫn dùng trong các

vi mạch

Không giống như silica aerogel với biệt danh là khói xanh hay khói lạnh, khói rắn (do hình thù mờ ảo của nó), carbon aerogel có màu đen và khi sờ lên có cảm giác giống như đang sờ lên những hòn than Chúng có diện tích bề mặt lớn, độ xốp cao và khả năng dẫn điện tốt Các tính chất này làm cho aerogels carbon rất hữu ích đối với tụ điện, pin và hệ thống khử muối

Aerogle ô xít kim loại làm từ ô xít kim loại và sử dụng như là chất xúc tác trong các phản ứng hóa học Chúng cũng được ứng dụng trong ngành công nghiệp thuốc nổ, sợi nano carbon và thậm chí là để tạo ra từ tính Aerogel oxit kim loại như sắt hay crom ngoài các tính chất tương tự người anh em silica phổ biến thì chúng còn

có một điểm khác, đó là màu sắc rất đẹp Aerogel crom có màu xanh lá cây hoặc xanh dương rất đậm; Aerogel oxit nhôm, titania, zirconia có màu xanh hoặc trắng; Aerogel oxit sắt có màu đỏ hoặc vàng đục; ngoài ra còn có màu tím hoa oải hương, màu vàng sáng, màu hồng phớt Mỗi loại oxit kim loại sẽ tạo ra một loại màu khác nhau

Aerogel silica có màu xanh da trời, màu này được tạo ra khi các ánh sáng trắnggặp các phân tử silica của aerogel và xảy ra hiện tượng tán xạ (Rayleigh) Các phân tử

sẽ tán xạ ánh sáng, những tia sáng có bước sóng ngắn thì bị tán xạ dễ dàng hơn so với sóng dài Bởi vì màu xanh và màu tím có bước sóng ngắn nhất nên chúng dễ bị tán xạ hơn các ánh sáng có thể nhìn thấy khác Mặt khác, do mắt người nhạy cảm với các bước sóng màu xanh lam hơn nên chúng ta sẽ không thể nhìn thấy được màu tím

1.4 Sản xuất:

Aerogel được sản xuất bằng cách lấy thành phần lỏng ra khỏi gel bằng kỹ thuậtkhô siêu tới hạn Điều này cho phép chất lỏng được làm khô từ từ mà không gây ra hiện tượng sụp đổ vật liệu Aerogel đầu tiên được sản xuất từ silicagel

Aerogel bắt đầu xuất hiện như một loại gel và được gọi là Alcogel - cái tên này ám chỉgel silica (Silic điôxít) và các phân tửi rượu (Alcohol) nằm bên trong các lỗ rỗng của

nó Về cơ bản, chỉ cần cho rượu bay hơi khỏi silica là chúng ta sẽ tạo ra cấu trúc này, giống như chúng ta thổi không khí qua một miếng bọt biển thấm nước vậy, nó sẽ bị khô đi Thay vì chỉ dựa trên sự bốc hơi, gel khô siêu tới hạn (Supercritically) được chếtạo qua các công đoạn như sau:

Nhiệt độ và áp suất phải đạt đến điểm siêu tới hạn - ở mức mà không có sự khác biệt giữa chất lỏng và chất khí

Giảm áp suất trong khi nhiệt độ vẫn ở trên điểm tới hạn Khi áp suất giảm, các phân tử được giải phóng dưới dạng khí và lỏng với mật độ không dày đặc

Khử gel bằng nguồn nhiệt Trước khi làm lạnh, sẽ có một lượng rượu nhỏ đượcngưng tụ lại thành chất lỏng, sau đó sẽ được chuyển thành dạng hơi như ban đầu

Kiểm tra thành phẩm cuối cùng Những gì còn lại sẽ là một chất rắn bằng silica, nhưng thay vì ở dạng lỏng thì nó lại chứa đầy không khí

Điểm siêu tới hạn sẽ làm khô các chất lỏng “alco” khiến một phần của alcogel biến thành khí, trong khi cấu trúc lỗ rỗng của silica vẫn không bị sụp đổ Acogel sau khi bị khử rượu sẽ được gọi là Aerogel (rượu đã bị thay thế bằng khí) Giảm 50 đến 99% khối lượng ban đầu, Aerogel là loại vật liệu nhẹ, linh hoạt và rất hữu dụng

2 Tổng hợp Aerogel bằng phương pháp sol-gel

Quá trình sol-gel là một phương pháp rất phổ biến và đáng tin cậy để tổng hợp vật liệu, đặc biệt là các oxit kim loại với sự đồng nhất kích thước hạt nhỏ, và hình thái đa dạng [5-10] Nó liên quan đến quá trình chuyển đổi của một hệ từ pha lỏng "sol" thànhpha rắn "gel".Quá trình sol-gel thông thường có thể được chia thành các bước sau: hình thành dung dịch, đặc lại, già gel, khô, và cô đặc Một vài những ưu điểm quan trọng của quá trình sol-gel là sự đơn giản của nó, và thực tế là nó là một biện pháp kinh tế và hiệu quả của sản xuất vật liệu chất lượng cao quá trình sol-gel đã được ứngdụng trong sản xuất kính chất lượng cao cho các thành phần quang học và sợi, lớp phủmàng mỏng, và bột oxit tốt [11-15]

2.1 Quá trình sol – gel:

quá trình Sol-gel có nghĩa là sự tổng hợp một mạng lưới vô cơ của một phản ứng hóa học trong dung dịch ở nhiệt độ thấp hoặc sự hình thành của một mạng lưới vô định hình đối nghịch với kết tinh từ dung dịch Đặc điểm rõ ràng nhất của phản ứng này là

sự chuyển đổi từ một dung dịch keo (chất lỏng) sang một hai -hoặc đa pha gel (rắn) dẫn đến khái niệm "quá trình sol-gel"

Sự hình thành huyền phù đồng nhất của các hạt keo thể được hiểu theo tính toán tốc

độ lắng giả định rằng các hạt có hình cầu để áp dụng định luật Stokes Tốc độ lắng là

η= độ nhớt của môi trường xung quanh, r = bán kính của hạt keo,ρ’ = mật độ vật liệu hạt keo, và ρ = mật độ vật chất bao quanh

Rõ ràng hơn, một sol là huyền phù dạng keo của các hạt rắn trong một chất lỏng trong pha phân tán nhỏ (1-1000 nm) Vì vậy, lực hấp dẫn là lực không đáng kể và khoảng cách ngắn, chẳng hạn như lực hút van der Waals và điện tích bề mặt, chi phối các tương tác quán tính pha phân tán là nhỏ đủ để nó thể hiện chuyển động brown, một bước di chuyển ngẫu nhiên được truyền bởi va chạm với các phân tử của môi trường huyền phù Sol có thể được tổng hợp bởi 2 kỹ thuật, phân tán và ngưng tụ của các hạtGel hóa là quá trình mà một sol chảy tự do được chuyển đổi thành một mạng lưới rắn 3D mà môi trường dung môi bao quanh Một loại gel là một giàu nửa rắn trong chất lỏng Thật thú vị khi chất lỏng mà không cho phép các mạng lưới rắn sụp đổ, và các

thường được xác định bởi một sự gia tăng đột ngột về độ nhớt và đáp ứng đàn hồi đến sức căng (The point of gelation is typically identified by an abrupt rise in viscosity and an elastic response to stress.) Tổng hợp aerogel, sự gel hóa thuận tiện nhất gây ra thông qua một sự thay đổi trong độ pH của dung dịch phản ứng Trạng thái cơ học củagel phụ thuộc rất nhiều vào số lượng các liên kết trong mạng Rõ ràng là lớn hơn các mức độ liên kết ngang, cứng hơn cấu trúc được hình thành.

2.2 Hóa học của quá trình Sol-Gel

Có một số thông số ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân và ngưng tụ (quá trình Sol-Gel), bao gồm hoạt hóa của alkoxide kim loại, tỉ lệ nước/alkoxide, pH dung dịch, nhiệt độ, bản chất của chất tan, và chất thêm vào Một quan tâm khác nữa là chất xúc tác thường được thêm vào để kiểm soát thành phần và mức độ của thủy phân và ngưng tụ Bằng cách thay đổi những thông số quá trình này, vật liệu với những vi cấutrúc khác nhau và bề mặt hóa học có thể thu được Việc xử lý tiếp nữa là sol, có thể tổng hợp được những vật liệu ceramic ở những dạng khác nhau Những tấm phim mỏng có thể được sản xuất trên chất nền bằng phương pháp spin coating và dip-

coating Khi mà sol được cast vào khuôn, gel ướt sẽ hình thành Với việc làm khô và gia nhiệt tiếp theo đó, gel sẽ được chuyển hóa thành ceramic đặc hoặc là các hạt thủy tinh Nếu chất lỏng trong gel ướt được loại bỏ dưới điều kiện siêu tới hạn, một vật liệucực kỳ xốp và mật độ cực kỳ thấp gọi là aerogel thu được Bằng chứng của thủy phân silicate và ngưng tụ để hình thành polysilicate gel và phân tử được thấy trong nhiều hệthiên nhiên như opals và agates Alkoxide kim loại đầu tiên được tổng hợp từ SiCl4 và alcohol bởi Ebelman, người đã tìm ra hợp chất gel lại dưới áp suất khí quyển và Si-(OC2H5)4 có thể được xem như là tổ tiên cho vật liệu thủy tinh

2.3 Tiền chất của quá trình Sol-Gel.

Tiền chất là những vật liệu đầu tiên cho quá trình sol-gel

1/ Các tiền chất có thể hòa tan được trong môi trường phản ứng

2/ Chúng phải đủ năng động để tham gia vào quá trình hình thành gel

Một số muối, oxide, hydroxides, complexes, alkoxides, acylates, và amines được sử dụng như tiền chất nếu hòa tan được trong dung môi thích hợp Alkoxide là những tiền chất sol-gel thông dụng nhất , bởi vì chúng lúc nào cũng có sẵn Bradley

và những cộng sự đã giải thích hóa tính cơ bản của tiền chất Nhất là để dự đoán loại tiền chất để sử dụng cho mục đích cụ thể Độ phản ứng của tiền chất không chỉ phụ thuộc vào cấu trúc hóa học mà còn phụ thuộc vào điều kiện phản ứng So sánh với tiền chất của những chất khác, năng lượng tạo thành mạng của Si thì cao để tạo thành một dạng gel Đó là tại sao những tiền chất alkoxide đắt tiền khác có thể được thay thế

bởi những tiền chất khác rẻ hơn như là silicon alkoxide (TEOS, TMOS) và những tiềnchất có thể tan trong nước như Na2SiO3 cho quá trình sol-gel.

Aerogels kỵ nước được thu từ tiền chất mà không có sự điều chỉnh về phương diện hóa học được gọi là tiền chất hydrophobic (kỵ nước), và đối với hydrophilic (ưa nước) thì gọi là tiền chất hydrophilic như bảng 1

2.4 Cơ chế phản ứng:

2.4.1 Đối với Silicon Alkoxide

silica gel được tổng hợp bằng cách thủy phân tiền chất monomer tetra hoặc tri silicon alkoxide bằng axit vô cơ ( HCl, C2O4H4) hoặc bazo ( NH3, NH4OH) như là một chất xúc tác Các phản ứng sol – gel xảy ra trong sự hình thành mạng lưới silica [25,26]

Sự thủy phân:

Sự ngưng tụ:

2.4.2 Nước hòa tan silica và khoáng sản: (Water Soluble Silicates and

Minerals)

Natri silicat (Na2SiO3) đã, đang và có thể sẽ luôn luôn thể là nguồn vật liệu với giá rẻ nhất của axit silixic tương đối tinh khiết mà từ đó silica gel có thể được tổng hợp Silicat natri phản ứng với nước để cung cấp axit silixic và sau đó là axit silixic

polymerizes và tạo silica gel như trong các phản ứng sau đây:

Các axit silixic ngưng tụ để tạo thành các hạt silica nhỏ, các chuỗi và do đó tạo thành một mạng lưới dẫn đến lượng silic đioxit gel như hình dưới đây

Hơn nữa, có một số báo cáo có sẵn về tổng hợp silica gel sử dụng nhôm, canxi silicat, wollestonite, và vv [27-29].

Nó là điều hiển nhiên từ các phản ứng (2) - (5) rằng cấu trúc của sol-gel thủy tinh pháttriển liên tục là sản phẩm của kế tiếp phản ứng thủy phân và ngưng tụ (và ngược lại phản ứng, tức là, este hóa và cồn hoặc thủy phân -khử trùng hợp) [15] Vì vậy, kiến thức về cơ chế và động học của các phản ứng này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về gel

và gel có nguồn gốc từ thủy tinh

Phản ứng thủy phân được xúc tác bởi việc bổ sung một axit hoặc một bazo [29] Trong thực tế dạng cuối cùng của thủy phân silica phụ thuộc vào pH của dung dịch Ởmức độ pH thấp (có tính axit cao), các hạt silica có xu hướng tạo thành một chuỗi thẳng với mật độ liên kết ngang thấp Điều này dẫn đến một gel mềm, đó là đảo ngược

và có thể được phân tán lại trong dung dịch Như giá trị pH tăng lên, số lượng qua các liên kết giữa các polymer các chuỗi cũng tăng Ở pH cao (rất bazo), các polymer trở nên phân nhánh nhiều và số lượng liên kết ngang tăng lên Ở độ pH thấp, thủy phân xảy ra bởi sự tấn công lực điện tử vào các nguyên tử oxy của nhóm alkoxit, trong khi

đó ở pH cao , thủy phân và trùng hợp xảy ra bởi ái nhân tấn công vào ion Si (Si4 +) Nguyên tử, ion, hoặc nhóm mà có ái lực mạnh mẽ đối với các điện tử được gọi là các ion, trong khi các ion dương được gọi là nucleophiles Nói chung, tất cả các ion là các tác nhân oxy hóa và tất cả nucleophiles là chất khử

Quá trình gel hóa với các nhóm nhỏ hơn hòa tan và tái kết tủa vào các chuỗi lớn hơn

để các phân tử nhỏ hơn giảm trong số đó nhưng sự hỗ trợ của các phân tử lớn hơn để phát triển cho tới khi chúng tập hợp thành dạng fractan Quá trình này được gọi là sự chín muồi (nhũ tương) Ostwald [30]

2.4.3 Bề mặt ưa nước và kỵ nước (Hydrophilic and Hydrophobic

Surfaces):

Tên kỵ nước “Hydrophobic” và ưa nước “Hydrophilic” phát sinh từ sự kết hợp của

"thủy - hydro", có nghĩa là nước trong tiếng Hy Lạp, "phobos" có nghĩa là "ghét" trong tiếng Hy Lạp, và "philic" có nghĩa là "yêu thương" trong tiếng Hy Lạp Những thuật ngữ mô tả lực đẩy rõ rệt và lực hút giữa nước và bề mặt Như thể hiện trongHình 1, ưa nước hay kỵ nước được phân biệt với các giá trị của góc tiếp xúc: nhỏ hơn hoặc lớn hơn 90 ◦

Bảng 1: Các tiền chất để tổng hợp silica aerogel

Khi năng lượng bề mặt của rắn là thấp, nó không thấm nước từ bề mặt của nó và ngược lại, cho thấy sự kỵ nước hoặc ưa nước Hiện nay, các bề mặt kỵ nước được sử dụng trong ngành công nghiệp cho một loạt các ứng dụng bao gồm chất phủ kỵ nước cho chống rỉ sét, loại bỏ dầu ra khỏi nước, quản lý sự cố tràn dầu, và các quá trình tách hóa học để tách riêng các hợp chất không phân cực và có cực Để tổng hợp của aerogel kỵ nước và ưa nước, hai bước chính là liên quan đến: (a) tổng hợp alcogel bằng quá trình sol-gel và (b) làm khô của alcogel bằng các kỹ thuật khác nhau.

2.4.4 Làm khô aerogel (Drying of Alcogel):

Sau khi hình thành gel bằng cách thủy phân và phản ứng ngưng tụ, một mạng lưới O-Si được hình thành Sự lão hóa là thuật ngữ chỉ để tăng cường mạng lưới gel, nó có thể liên quan đến ngưng tụ thêm, hòa tan, tái kết tủa của hạt sol, chuyển pha trong chấtrắn hoặc pha lỏng Điều này dẫn đến một chất rắn xốp trong đó dung môi bị mắc kẹt Quá trình loại bỏ phần lớn dung môi từ gel (mà trong trường hợp của một alkoxit có nguồn gốc từ gel chủ yếu là cồn và nước) được gọi là sấy khô Trong quá trình sấy khô, nứt mạng gel xảy ra do lực mao dẫn được hình thành trong các lỗ rỗng tốt bởi mặt phân cách của hơi nước Phương trình Laplace được áp dụng trong trường hợp này, khi bán kính mao quản càng nhỏ, chất lỏng sẽ dâng lên cao hơn , hoặc áp suất

Si-thủy tĩnh sẽ cao hơn vì vậy năng lượng bề mặt chịu trách nhiệm cho sự gia tăng của cột chất lỏng trong một mao quản, độ lớn của áp suất mặt phân cách trong một mao mạch có thể được tính bằng cách cân bằng các lực tĩnh là,

Đường kính của các lỗ rỗng trong gel là nm, để mà các chất lỏng gel phải tác dụng áp lực thủy tĩnh cao Các mặt khum trong các lỗ rỗng và các sức căng bề mặt cố gắng để kéo các hạt với nhau khi chất lỏng trong các lỗ rỗng bốc hơi Các lực lượng này có thểhoạt động trong một cách mà chúng cố gắng để đóng tập hợp lỗ rỗng, sau đó là cấu trúc Như vậy, gel với các lỗ rất tốt có xu hướng nứt gãy và thu nhỏ trong quá trình sấy Để tránh ứng suất sấy khô này Kistler mô tả quá trình tổng hợp đầu tiên của một aerogel bởi sấy khô siêu tới hạn trong đầu những năm 1930 [31], và các quá trình tổnghợp aerogel khác nhau đã được báo cáo từ đó

Trong những năm 1970, silica aerogel được tổng hợp bằng cac1ch sấy khô siêu tới hạn ở nhiệt độ cao của một loại gel ướt được tổng hợp từ quá trình thủy phân TMOS trong methanol [32] trong những năm 1980, các nhà nghiên cứu đã đạt được một hiểubiết mới về tiềm năng của aerogel, và silica dựa trên Teos, tổng hợp ít tốn kém và ít độc hại hơn so với TMOS Quá trình sấy siêu tới hạn nhiệt độ thấp, sử dụng CO2 lỏng

đã được áp dụng.[33]

2.4.5 Sấy khô siêu tới hạn của aerogel:

Trong phương pháp sấy khô siêu tới hạn, gel được sấy khô ở một điểm tới hạn để loại

bỏ các lực mao dẫn, như mô tả dưới đây Ngay sau khi chất lỏng bắt đầu bốc hơi khỏi gel, sức căng bề mặt tạo ra mặt khum lõm trong các lỗ rỗng của gel Khi sự bay hơi của chất lỏng tiếp tục, lực nén hình thành xung quanh chu vi của lỗ rỗng và nó co rút lại Cuối cùng, sức căng bề mặt gây ra sự sụp đổ của thân gel [34] Để ngăn chặn sức căng bề mặt hình thành, gel được sấy khô siêu tới hạn trong một nồi hấp, như thể hiện trong hình 2

Khi nhiệt độ và áp suất trong nồi hấp đang tăng trên một điểm tới hạn (cho nhiệt độ tới hạn methanol và các giá trị áp suất tới hạn 243 ◦ C và 7.9MPa, resp.), Chất lỏng được chuyển hóa thành một chất lỏng "siêu tới hạn", trong đó mỗi phân tử có thể di chuyển tự do và sức căng bề mặt chấm dứt Nếu không có sức căng bề mặt, mặt khum không hình thành Các hơi được sau đó từ từ thoát ra khỏi nồi hấp, cho đến khi áp suấttrong nồi hấp đạt đến áp suất khí quyển Cuối cùng, nồi hấp được rửa bằng nitơ khô (~

3bar) để loại bỏ các phân tử dung môi bị mắc kẹt từ gel khô Phương pháp sấy khô củaalcogels được gọi là "sấy khô siêu tới hạn" Hình 3 cho thấy chu kỳ nhiệt độ áp suất sau khi sấy siêu tới hạn của alcogels.

2.4.6 Môi trường áp suất Sấy khô và Thay đổi bề mặt hóa học

Theo truyền thống, silica aerogel đã được tổng hợp bằng cách sử dụng phương pháp sấy siêu tới hạn, nhưng điều này có một số hạn chế về hiệu quả chi phí của nó, quá trình liên tục, và an toàn bởi vì nhiệt độ cao và áp suất cần thiết để tiếp cận các điểm quan trọng Nếu carbon dioxide lỏng được sử dụng như một dung môi ở nhiệt độ thấp của quá trình sấy siêu tới hạn, độ bền hóa học của aerogel trong bầu khí quyển sẽ bị giảm dần, vì các hạt aerogel là ưa nước Để khắc phục những vấn đề này, Brinker giới thiệu một phương pháp sấy áp suất thường hấp dẫn về mặt thương mại để sản xuất silica aerogel [35] Trong quá trình này, bề mặt của gel ướt được biến đổi hóa học bằng cách thay thế các nhóm chức kỵ nước bằng cách thay thế của H từ nhóm

hydroxyl bằng cách làm khô áp suất bình thường Nhóm silanol bề mặt (Si-OH) trên các cụm silica lân cận trải qua các phản ứng ngưng tụ dẫn đến co rút không thể phục hồi của mạng gel trong quá trình sấy, như thể hiện trong hình 4 Quá trình này có thể tạo ra các bề mặt với năng lượng cực thấp, làm giảm đáng kể sức căng bề mặt Vì vậy,

nó là cần thiết để thay đổi bề mặt alcogel với các đại lý sửa đổi thích hợp, do đó bề mặt của aerogel được trả lại kỵ nước

Có một số chất có khả năng làm thay đổi các tính chất làm ẩm của bề mặt, có nghĩa là,thuốc thử kỵ nước Chúng bao gồm methyltrimethoxysilane (MTMS), hexamethyl disilazane (HMDZ), dimethylchlorosilane (DMCs), dimethyldichlorosilane (DMDC), trimethylchlorosilane (TMCS), trimethylethoxysilane (tmes), và

hexadecyltrimethoxysilane (HDTMS) Sửa đổi bề mặt của gel qua sự thay thế của H

từ Si-OH bởi nhóm không phân cực oraryl alkyl là một bước quan trọng trong

phương pháp sấy áp suất thường Ngăn chặn các phản ứng ngưng tụ của cụm silica, vànói rộng ra, ngăn ngừa co rút của gel trong quá trình sấy Từ sấy khô áp suất bình thường có thể làm giảm chi phí sản xuất của các aerogel, tầm quan trọng của nó có thay đổi từ một khu vực quan tâm khoa học thuần túy trong một trong sử dụng thực tế

2.4.7 Đóng băng khô:

Một khả năng khác để tránh ranh giới pha giữa chất lỏng và pha khí trong quá trình sấy sấy khô là đóng băng khô Chất lỏng trong lỗ rỗng bị đóng băng và sau đó thăng hoa trong chân không Đã có một số nỗ lực để sử dụng phương pháp này để sản xuất aerogel [36-38] Tuy nhiên, giai đoạn già hóa phải được mở rộng để ổn định mạng lưới gel, dung môi được thay thế bởi một dung môi khác với một hệ số giãn nở thấp

và áp suất cao thăng hoa, và nhiệt độ đóng băng thấp là đạt được bằng cách thêm