纳米纤维素增强SiO2气凝胶力学性能与微观结构

摘要

为克服SiO2气凝胶强度低、易破碎等缺点,通过原位溶胶-凝胶法制备纳米纤维素(CNF)增强SiO2气凝胶,并对SiO2气凝胶的化学结构、微观形貌和力学、物理性能进行表征分析,探讨了CNF对SiO2气凝胶力学性能的增强机制.结果表明:CNF独特的纳米级网络结构可增强SiO2颗粒之间的联结强度;Si—OH(960 cm-1)和Si—O—Si(1225 cm-1、1056 cm-1和800 cm-1)等特征吸收峰的出现表明,CNF与SiO2之间形成稳定的化学键联结;采用不同含量CNF气凝胶作为SiO2增强相均可达到增强力学性能的效果,同时仍能保持SiO2气凝胶本身质轻、高孔隙率、高比表面积等特性;当以CNF质量分数为6wt％的溶液制备气凝胶时,CNF增强SiO2气凝胶具有最优的力学性能,压缩模量和压缩强度分别为12.43 MPa和2.59 MPa.