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气凝胶力学性能测试

点击次数:635 更新时间:2023-04-21

一、什么是气凝胶


气凝胶是指通过溶胶凝胶法,用一定的干燥方式使气体取 代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材 。如明胶、阿拉伯胶、硅胶等。 气凝胶也具凝胶的性质,即具膨胀作用、触变作用、离浆作,气凝胶密度极低,是轻的固体。目前,最轻的气凝胶是一种“全碳气凝胶",密度仅有 0.16mg/cm3(去除空气密度), 仅为空气密度的1/6。把这种材料放在花朵上,柔软的花蕊几乎没有变形。 气凝胶相比于普通多孔材料有一个重要的特点:其骨架在纳米尺度。因此,当可见光穿过时散射较小,看上去像“冻住的烟"。“气凝胶有什么用途?"相信每个人都会有这样的疑问。回答也会是各式各样,“它有着极低的热导率,可以作为超级隔热材料"“它可以用作电极"“它可以用于污染治理。


二、气凝胶力学性能测试有什么作用


气凝胶(aerogel)具有极低的表观密度、 高孔隙率、高比表面积等特点,从而使其具有良好的阻隔性能、极低的热导率以及高吸附、 催化和负载能力等优异性能。因此,气凝胶有望作为隔热保温材料、阻燃材料、隔音材料、 高效吸附材料、催化剂载体材料、光学器件及电极能源材料等得到广泛应用 随着气凝胶制造技术的发展和工程应用的迫切需求,气凝胶的力学性能和变形机制研究便显得尤为重要。


三、气凝胶力学性能测试有哪些指标


上海保圣TA.XTC-20气凝胶测试仪可以测试气凝胶的蠕变测试、气凝胶应力松弛、气凝胶十万次疲劳能力测试、 气凝胶弹性模量、气凝胶屈服能等力学性能指标。


四、气凝胶力学性能测试仪的应用


1.气凝胶疲劳试验测定 

试验目的:气凝胶还具有优异的抗机械挤压疲劳性能,且在移除驱使变形载荷后,可以自动恢复至 初始形态,能够作为弹性材料使用。本次实验采用TA.XTC-20气凝胶测试仪对气凝胶抗疲劳能力进行测试。 样品准备:将气凝胶样品放置于实验平台上,采取循环试验对气凝胶样品进行20次循环下压处理,下压形变量为样品起始高度的60%。测试结论: 根据曲线图获取有效数据 可以得到样品在多组循环下压作用下的最大应力以及最小应力。自配软件通过计算可以得到样品的循环特性等反应材料耐疲劳性能的物性数据。


2.气凝胶弹性模量测试

试验目的:弹性模量是气凝胶重要的性能参数,从宏观角度来说,弹性模量是衡量气凝胶抵抗弹性变形能力大小的尺度,从微观角度来说, 则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。 试验仪器与配件: TA.XTC-20气凝胶测试仪,柱形探头,样品准备: 将气凝胶样品置于实验平台上,启动仪器,实验探头将下压样品形变量的30%,保持60s,然后仪器获取样品应力变化。测试结论:得到如图所示的应力应变曲线。自配软件可以直接对数据分析,获取可以得到气凝胶样品的弹性模量为18.486kp。


3.气凝胶恒压-蠕变测定

试验目的:气凝胶复合材料具有良好的隔热性能和较高的强度,对其进行蠕变性能测试,可评估其实际使用过程中断裂韧性,从而观察其使用效果。 试验仪器与配件:  TA.XTC-20气凝胶测试仪,样品准备:实验开始前将样品置于实验平台上, 启动仪器,实验探头将以1000gf的力下压样品,保持 30s,然后仪器获取样品应变变化。


4.气凝胶应力松弛测试

采用TA.XTC-20气凝胶测试仪对气凝胶进行形变保持压缩应力松弛实验,可以得到如图所示的 应力松弛曲线。对曲线上的数据进行获取可以得到样品在形变量为30%时的初始应力为1242.279gf ,以及下压1min后的作用力650.402gf,参考《GB/T1685-2008 硫化橡胶或热塑性橡胶在常温和高温下压缩应力松弛的测定》中关于材料应力松弛相关测定,可以得到该材料的应力松弛R0为 0.476。


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