[发明专利]金属氧化物-二氧化硅复合气凝胶的制备方法和制备的金属氧化物-二氧化硅复合气凝胶

说明书

本发明提供一种金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶的制备方法，该制备方法包括：通过向硅酸盐溶液中添加金属盐溶液并进行反应来制备金属氧化物‑二氧化硅复合沉淀物，以及通过用2μm至8μm的波长范围内的红外线照射对所述金属氧化物‑二氧化硅复合沉淀物进行干燥；以及一种通过所述制备方法制备的具有优异的物理性能，如较低的振实密度和较高的比表面积，以及优异的孔性能的金属氧化物‑二氧化硅复合气凝胶。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2015-0077280和于2016年6月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2016-0067867的权益，这两项申请的公开内容通过引用全部并入本申请中。

技术领域

本发明涉及一种通过在金属氧化物-二氧化硅复合气凝胶的制备过程中使干燥过程中发生的收缩现象最小化来制备一种具有较低的振实密度和较高的比表面积以及优异的孔性能的金属氧化物-二氧化硅复合气凝胶的方法，以及通过使用该制备方法制备的金属氧化物-二氧化硅复合气凝胶。

背景技术

近来，随着工业技术的现代化，对具有优异的绝热性能的气凝胶的兴趣已经增长。迄今为止开发的气凝胶可以包括有机气凝胶，如间苯二酚-甲醛或三聚氰胺-甲醛气凝胶粒子，以及无机气凝胶，包括金属氧化物如二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化钛(TiO₂)或碳(C)气凝胶。

在这些气凝胶中，二氧化硅气凝胶是高度多孔的材料，其中，由于二氧化硅气凝胶具有较高的孔隙率和比表面积以及较低的热导率而可以表现出优异的绝热效果，因此，预期应用于多种领域，如绝热材料、催化剂、吸声材料、填料和半导体电路的层间介电材料。

由于二氧化硅气凝胶由于其多孔结构而具有较低的机械强度，因此，二氧化硅气凝胶通常通过与诸如玻璃纤维、陶瓷纤维或聚合物纤维的基材复合，以诸如气凝胶毡或气凝胶片的形式商用。然而，由于二氧化硅气凝胶在内部气孔中在结构上含有90体积％以上的空气，因此，二氧化硅气凝胶的限制在于由于密度过低而在加工过程中散射严重，并且难以将二氧化硅气凝胶浸渍到基材中。此外，即使二氧化硅气凝胶的一部分被浸渍，但是由于与基材的密度差异过大，二氧化硅气凝胶也不能良好地混合，因此，会存在诸如外观缺陷和物理性能劣化的限制。此外，二氧化硅气凝胶必须以50体积％以上的体积分数进行混合，以通过有效地阻断热传递来实现填充引起的绝热效果，但是以这种较高的混合比处理粉末本身并不容易。

因此，为了改善气凝胶的诸如绝热性、吸声性和催化活性的性能以及二氧化硅气凝胶的加工性能，或者提供另外需要的性能，已经提出将添加剂与气凝胶混合的方法。具体地，已经提出：通过在二氧化硅气凝胶的聚合之前向溶胶中添加添加剂或者将制备的二氧化硅气凝胶与含有添加剂的液体或蒸汽接触的方法，在二氧化硅气凝胶骨架中引入比硅(Si)更重的元素如钛(Ti)和铁(Fe)，来强化结构并增加密度的方法；或者与具有板结构的无机材料形成复合物的方法。

然而，常规方法具有的局限性在于，不容易控制添加剂材料的尺寸和粒度分布，并且在二氧化硅气凝胶的制备过程中发生孔结构的变形和减小。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供一种制备方法，该制备方法通过在金属氧化物-二氧化硅复合气凝胶的制备过程中使干燥过程中发生的二氧化硅凝胶的收缩现象最小化，可以制备具有较低的振实密度和较高的比表面积以及优异的孔性能的金属氧化物-二氧化硅复合气凝胶。

本发明的另一方面提供一种通过上述制备方法制备的金属氧化物-二氧化硅复合气凝胶。

技术方案