氣凝膠疏水性與表面能之研究

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1、中國機械工程學會第二十三屆全國學術研討會論文集崑山科技大學台南、永康中華民國九十五年十一月二十四日、二十五日論文編號：E12-004氣凝膠疏水性與表面能之研究123*張育誠、蔡幸芬、鄭景亮工業技術研究院能源與環境研究所產業節能技術組燃燒應用研究室*E-mail:y.c.chang@itri.org.tw增長，而產生劣化現象。其主要原因歸咎於，二氧化摘要矽氣凝膠成膠後的溼凝膠(WetGel)結構，如圖1所示，主結構以二氧化矽為主，官能基為親水氣凝膠具有相互連結之高空孔率(~99.8%)的特33(hydrophilic)的氫氧鍵，本身表面官能基為親水性官性，此也具有相當低密度(0.03g/c

2、m＜ρ＜0.6g/cm)2能基。因此，在與空氣接觸進行常壓乾燥(Ambient及高表面積(~1,600m/g)。但是二氧化矽氣凝膠隨時PressureDrying)時，會因為巨大的表面張力收縮而破間增加會有劣化現象產生，容易從環境吸收過多水氣裂，導致材料無法長期使用產生劣化。導致結構崩裂，這是由於氣凝膠孔內毛細管張力在吸收過程中發展過大所致。因此，疏水性(Hydrophobic)疏水性可由自然界之蓮花效應(LotusEffect)得對於氣凝膠於透明、半透明的隔熱窗及不透明之隔熱知，藉由表面微結構中，空氣存在於蓮花表面之粗造系統中，在長期使用上是一個相當重要的議題。本研層，使得水份無法附著

3、於葉面上，造成自潔效應究中，使用四乙氧化矽作為二氧化矽氣凝膠之前驅(Self-cleaningEffect)。因此，疏水性對於氣凝膠在透物，並與乙醇、水、氨水維持組成比例分別為1：8：明、半透明的隔熱窗或不透明的隔熱系統，是否可長-33.6：A×10，在整個實驗過程裡，NH4OH/TEOS莫耳期使用，將是非常重要之問題。比例(A)，則維持在1.0~3.0之間變化。藉由表面改質技術進行二氧化矽氣凝膠疏水性之研究分析。研究結二氧化矽氣凝膠隨時間增加而有劣化現象，這是-果顯示，單改質型氣凝膠接觸角131°；多改質型氣凝由於在潮濕環境中，Si原子受到OH親核性攻擊°(NuclephilicAtt

4、ack)，導致≣Si－O－Si≣鍵結斷裂膠接觸角147為疏水性材料。[4]，因此，針對材料長期使用觀點，氣凝膠需要提供關鍵字：疏水性、表面改質、表面能、氣凝膠斥水或疏水的性質來改善受潮現象。_________________________123近年來，疏水性氣凝膠已成為廣泛討論之一，一研究員副研究員主任般而言，增加氣凝膠疏水性的持久一般的方法有二：1.前言由Schwertfeger等人提出，使用共同前驅物[5]，Yokogawa等人提出，濕凝膠表面改質；共同前驅物二氧化矽氣凝膠為一種固態空氣材料，是由奈米方面，以甲基三甲氧基矽烷(MethylTriMethoxySilane,量級之連續

5、網路結構所組成，衍生出之非晶固態材材MTMS)或Alkylalkoxide單體化合物料，因此擁有獨特之物理性質，材料本身特性範圍分(TriMethylEthoxySilane,TMES)作為共同前驅物來合別為：孔洞尺寸1-100nm、膠體顆粒尺寸2-30nm、成[5]。孔隙率可達80%~99.8%、同時在可見光範圍下具高透明度(光傳輸於700nm時＞90%)[1]、具有低密度濕凝膠表面改質方面，以三甲基氯矽烷(0.03g/cm3＜ρ＜0.6g/cm3)[2]、低熱傳導係數(0.05(TriMethylShloroSilane,TMCS)、二甲基氯矽烷W/m-K)及高比表面積1,600m2

6、/g[3]。二氧化矽氣凝(DiMethylChloroSilane,DMCS)、乙烯基三乙氧基硅烷膠，如圖1所示。(Triethoxyvinylsilan)為主。二氧化矽氣凝膠可廣泛運用於各類相關技術於實驗中主要利用三甲基氯矽烷上，其中包括：核子反應爐之Cetenkov輻射偵測器、(TriMethylShloroSilane,TMCS)作為四乙氧化矽熱核融熔反應ICF靶、輻射冷光及動力系統、催化與(TetraEthylOrthoSilicate,TEOS)之表面改質劑(Surface過濾受污染的空氣和水、膠體衍生之玻璃塊材與光Modification)，來討論疏水性氣凝膠之合成方式與特纖

7、、重量輕且透明/不透明之隔熱窗、被動太陽能轉性研究。換元件等。本研究使用四乙氧化矽作為二氧化矽氣凝膠之氣凝膠材料雖然具有相當優越之物理特性與應前驅物，並與乙醇、水、氨水維持組成比例分別為1：-3用技術，但是，純二氧化矽材質之氣凝膠將隨著時間8：3.6：A×10，在整個實驗過程裡，NH4OH/TEOS中國機械工程學會第二十三屆全國學術研討會論文集崑山科技大學台南、永康中華民國九十五年十一月二十四日、二十五日論文編號：E12-004莫耳