[发明专利]涂覆的气凝胶

说明书

气凝胶可以涂覆有可聚合树脂，所述可聚合树脂固化以形成聚合物涂覆的气凝胶。所述涂覆的气凝胶可以用作结构或隔热部件，诸如用于分析和科学装置中。涂覆的气凝胶可以进一步涂覆有导电材料、半导电材料、不导电材料、电阻材料、或其组合。

相关申请

本申请要求2018年11月8日提交的美国临时申请号62/757,727的权益。上述申请的全部传授内容通过援引方式并入本文。

背景技术

分析装置和科学系统，诸如化学、生物、或电化学检测器和/或传感器，通常具有其中重量、热管理、或功率消耗是制约因素的部件或组件。一些装置和系统具有隔热的部件或环境。然而，许多绝缘材料是纤维状的或者可以产生粉尘，这两者都不是所希望的。

发明内容

气凝胶是用于作为隔热体使用的优异材料，并且气凝胶可以提供在相邻部件、组件、以及环境之间的隔热。结构部件也可以由气凝胶形成。由气凝胶材料制成的部件重量轻、热稳定、并且可以自绝缘。

本文描述了聚合物涂覆的气凝胶。用聚合物涂覆气凝胶可以减少流体(诸如气体或液体)流过气凝胶。气凝胶可以是薄片状或粉尘状的，并且用聚合物涂覆气凝胶可以使气凝胶更强、较不薄片状、以及较不粉尘状。另外，细微粒状固体不能容易地穿过或渗透入涂覆的气凝胶中。在一些实施例中，相对于未涂覆的气凝胶，涂层可以降低气凝胶部件的表面孔隙率。

聚合物涂覆的气凝胶可以用于多种应用中，诸如用于分析或科学装置中，其中此类额外的特性是希望的。作为实例，气凝胶管部件可以涂覆有减少流体流经气凝胶的无孔涂层，从而使管成为用于流体系统的容器。所述聚合物涂覆的气凝胶可以用于科学或分析仪器中以实现隔热，其也可以具有降低在仪器内的特定位置处维持适当温度所需的功率要求的效果。涂覆的气凝胶材料可以针对低重量和高隔热进行优化。另外，涂覆的气凝胶材料可以具有足够的强度使得所述材料可以用作结构部件。

在一些实施例中，聚合物涂覆的气凝胶可以进一步涂覆有导电涂层、半导电涂层、不导电涂层、或电阻涂层。作为实例，气凝胶部件可以涂覆有导电金属涂层，其将气凝胶的表面转换成金属涂覆的电极。在另一实施例中，用电阻材料涂覆气凝胶形成可以充当加热器的部件。

本文描述了聚合物涂覆的气凝胶。聚合物涂层在所述气凝胶的表面的至少一部分上。在一些情况下，所述聚合物涂层覆盖所述气凝胶的整个表面。

所述气凝胶可以是聚合物气凝胶、二氧化硅气凝胶、陶瓷气凝胶、碳气凝胶、金属氧化物气凝胶、或其任何组合。

所述聚合物涂层可以是氟塑料、热固性缩聚物、热塑性塑料、热塑性聚合物、热塑性缩聚物、热塑性弹性体、或其任何组合。所述聚合物涂层可以是聚酰亚胺或聚四氟乙烯(PTFE)。

所述气凝胶可以进一步包括在所述聚合物涂层的表面的至少一部分上的导电涂层。所述气凝胶可以进一步包括在所述聚合物涂层的表面的至少一部分上的电阻涂层。在一些情况下，所述导电涂层或电阻涂层覆盖所述气凝胶的整个表面。在一些情况下，将所述导电涂层或电阻涂层直接沉积在所述气凝胶上；换言之，所述导电涂层或电阻涂层不在聚合物涂覆的表面上。

本文描述了制造聚合物涂覆的气凝胶的方法。所述方法可以包括将聚合物树脂施用至气凝胶并使所述聚合物树脂聚合。

所述方法可以进一步包括将导电涂层施用在以下的至少一部分上：所述气凝胶的表面或者所述气凝胶上的聚合物涂层的表面。所述方法可以进一步包括将电阻涂层施用在以下的至少一部分上：所述气凝胶的表面或者所述气凝胶上的聚合物涂层的表面。