二氧化硅中空微球的產業化生產與結構調控關鍵技術

新材料及其應用

本團隊采用新型結構導向技術來實現亞微米和納米二氧化硅中空微球的溶膠凝膠法和沉淀法高濃度制備，能夠滿足大規模工業生產的需要，并能對其納米殼層結構進行精準調控，為相關功能材料的性能設計提供合成技術基礎。現有二氧化硅中空微球制備技術的投資成本高、設備生產率低、控制難度大，無法在工業規模上對其特有的納米結構進行精準調控，嚴重限制了中空微球在高端產業中的應用。本團隊基于全新的中空結構導向技術，在間歇反應釜中通過溶膠凝膠法和沉淀法實現中空微球的高密度、大批量生產，具有設備生產率高、微球結構規整、壁厚可控、容易復合改性等優點，突破了中空微球規模化生產的技術瓶頸。通過改變導向劑分子結構和生產工藝微調，可在 50-400 納米范圍內對中空微球的壁厚進行精準調控，使其對不同波長的光信號產生各種響應，并能通過控制中空和多孔結構調節比表面積、導熱系數、阻尼特征、機械強度等性能，滿足不同功能材料領域的要求。該技術還可以實現脂溶性物質或納米顆粒與二氧化硅的復合，制備出具有功能多樣性的復合中空微球， 如將氧化錫銻（ATO）與二氧化硅中空微球復合，可制備兼具紫外光、可見光、近紅外反射和隔熱功能的復合中空微球保溫填料。 

隔熱、抗反射、抗紫外線、 吸聲降噪等功能材料

中試階段

二氧化硅中空微球與傳統的顆粒材料相比，具有低密度、高比表面積、低導熱系數等優點，其高附加值源于在聲、光、電、磁等方面的獨特功能。大量研究證實，二氧化硅中空微球能夠吸收環境噪音，可以通過調節粒徑與壁厚，實現對紫外線、可見光、近紅外等不同波長光的選擇性響應，在隔熱、抗反射、抗紫外線、 吸聲降噪等功能材料領域有潛在的應用價值，可廣泛應用于保溫涂料、化妝品、隔音建筑材料、塑料等產業，市場前景廣闊。現有的中空微球結構調控技術只能在水熱或低濃度體系下進行生產，無法實現規模效應，成本和售價極高，不能滿足材料應用市場的需要。該技術解決了上述瓶頸問題，采用傳統間歇反應釜來實現亞微米、納米中空微球的高濃度制備與結構調控，符合規模化量產的要求，具有顯著的社會和經濟效益。

發明專利

1、 202011573290.0 一種泡沫二氧化硅陶瓷氣凝膠材料及其制備方法