凝膠是溶膠或溶液中的膠體粒子在分散介質(zhì)作用下形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的彈性固體,其中,以氣體為分散介質(zhì)的,我們稱之為氣凝膠;以水為分散介質(zhì)的,則叫水凝膠。隨著材料技術(shù)的不斷發(fā)展,目前氣凝膠和水凝膠的發(fā)展不斷突破。其中氣凝膠其內(nèi)部98%以上是空氣,因此其密度極小,是世界上密度最小的固體。不論是水凝膠還是氣凝膠都具有很大的開發(fā)應(yīng)用價(jià)值。纖維素氣凝膠就是由纖維素納米纖維組成的一種凝膠狀材料。纖維素氣凝膠是纖維素材料的重要組成,具有可再生性、生物降解性、易于表面改性、高孔隙率、高比表面積、低密度以及3D互連的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等特點(diǎn),是一種環(huán)境友好型多功能材料,可應(yīng)用于吸附與分離材料、隔熱材料、生物醫(yī)學(xué)材料、儲能材料、金屬納米顆粒/金屬氧化物載體、催化等領(lǐng)域。基于纖維素氣凝膠在具備氣凝膠優(yōu)異性能的同時(shí),兼具可再生和生物降解性等,被稱為“第三代氣凝膠材料"。而冷凍干燥也就是凍干法是目前制備纖維素氣凝膠的主要方法。
冷凍干燥制備的氣凝膠具有高孔隙率、高比表面積、低密度等特點(diǎn)。冷凍干燥法制備氣凝膠的方法是:
1.制備纖維素凝膠溶液:將纖維素溶解在適當(dāng)溶劑中,形成纖維素溶液;
2.均勻除氣泡:將纖維素溶液注入模具容器中,并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄嚢杌蛘呋靹?,除去氣泡,以使纖維素均勻分散到溶液中;
3.將纖維素溶液進(jìn)行冷凍處理,使其形成纖維素凝膠固體結(jié)構(gòu),固體結(jié)構(gòu)樣式和采用的模具有關(guān),比如可以圓形,長方形或者方形,尺寸和裝液量、模具有關(guān);一般預(yù)凍確保樣品凍結(jié)即可,可以采用凍干機(jī)內(nèi)凍結(jié),也可以采用液氮或者低溫冰箱凍結(jié)。
4.將纖維素凝膠進(jìn)行冷凍干燥脫水,使其脫除里面的水分,得到疏松多孔的纖維素氣凝膠。
纖維素氣凝膠的凍干工藝需要結(jié)合樣品溶液濃度和厚度等進(jìn)行設(shè)計(jì),凍干后樣品沒有彈性,需要進(jìn)一步做熱處理工藝,可以加強(qiáng)其彈性和硬度。我公司生產(chǎn)型材料凍干機(jī)可以處理各種尺寸的氣凝膠凍干,可以根據(jù)樣品多少,厚度,形狀等進(jìn)行凍干工藝設(shè)計(jì),無需低溫冰箱,原位凍干,實(shí)現(xiàn)快速凍干處理。