韓健健，胡勇杰，劉 谷

（1.廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，廣東廣州 510670；2.廣州恩灃新材料科技有限公司，廣東廣州 511400）

氣凝膠是一種具有超高孔隙率的三維納米多孔材料［1］。1931 年，美國斯坦福大學的Kistler 教授利用水玻璃成功制備了世界上第一塊SiO2氣凝膠，經(jīng)過近半個世紀的發(fā)展，氣凝膠材料的優(yōu)異性能逐漸被發(fā)掘。氣凝膠中大量納米級的細小氣孔賦予其低密度、低折射率、小孔徑、高比表面積、高孔隙率，使氣凝膠具有良好的透光性、環(huán)保性、隔聲性［2］，被期許為“改變世界的神奇材料”，在保暖服飾、航空航天、石油化工、環(huán)境治理、能量儲存與轉(zhuǎn)化、建筑保溫等諸多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值［3-5］。鑒于其廣闊的應(yīng)用空間及前景，氣凝膠的研制顯得尤為重要。

氣凝膠在進行涂抹制備時需要用到涂抹裝置，現(xiàn)有的涂抹裝置在涂抹后還需要用刮板等裝置將氣凝膠抹平，且氣凝膠從涂抹到凝固的時間過長，容易造成氣凝膠磨損。為了攻克該難題，本項目設(shè)計研發(fā)了氣凝膠涂抹裝置。

1 設(shè)計原理

本項目設(shè)計的氣凝膠涂抹裝置是在進行氣凝膠涂抹時，通過進料管將氣凝膠輸送至儲料室，通過轉(zhuǎn)動電機、攪拌桿和螺旋攪拌葉對氣凝膠進行攪拌防止其凝固，然后在進料管的壓力下，氣凝膠壓出涂抹口并通過滾動輥將氣凝膠壓平，氣泵、出氣管和噴氣管將氣體吹向氣凝膠，加快氣凝膠的凝固速度，從而解決因凝固時間過長導致的氣凝膠磨損問題，可以有效節(jié)省原材料，控制生產(chǎn)成本。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計及應(yīng)用效果

氣凝膠涂抹裝置的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。固定板3 上表面固定連接著儲料室12，儲料室12 上端面開設(shè)了進料口10，進料口10與外界進料管連通，氣凝膠通過進料管輸送至儲料室12。儲料室12 內(nèi)轉(zhuǎn)動連接豎直設(shè)置的攪拌桿11，攪拌桿11 外側(cè)固定連接若干等距分布的螺旋攪拌葉6；儲料室12上表面固定連接轉(zhuǎn)動電機9，攪拌桿11 的上端貫穿儲料室12 的上內(nèi)壁，并與轉(zhuǎn)動電機9 的輸出端通過聯(lián)軸器固定連接；儲料室12 下表面開設(shè)出料口，出料口通過連通管與涂抹口4連通。固定板3 下端連接兩個對稱設(shè)置的連接塊15，兩個連接塊15 之間連接著轉(zhuǎn)動桿1，轉(zhuǎn)動桿1 外側(cè)固定連接滾動輥14，且滾動輥14 與轉(zhuǎn)動桿1 同軸轉(zhuǎn)動。當用氣凝膠進行涂抹時，通過進料管將氣凝膠輸送至儲料室12，通過轉(zhuǎn)動電機9 帶動攪拌桿11 轉(zhuǎn)動，攪拌桿11 帶動螺旋攪拌葉6 轉(zhuǎn)動，達到攪拌氣凝膠的效果，防止氣凝膠凝固。通過進料管的壓力將氣凝膠壓出涂抹口4，通過滾動輥14 的滾動壓平氣凝膠，從而方便對氣凝膠進行定形，提升了氣凝膠涂抹的效率和質(zhì)量。

圖1 氣凝膠涂抹裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

儲料室12 外側(cè)固定連接氣泵7，固定板3 下表面固定連接兩個對稱設(shè)置的噴氣管13，氣泵7的出氣口通過出氣管5 分別與兩個噴氣管13 連通，出氣管5 通過管卡與儲料室12 連接。氣泵7 將空氣通過出氣管5和噴氣管13 吹到剛涂抹的氣凝膠表面，加快氣凝膠的凝固，可以提升氣凝膠的涂抹效果。連接塊15 通過彈簧2 與固定板3 連接，從而在壓平氣凝膠時給滾動輥14 一個緩沖，提升了氣凝膠涂抹壓平的效果；氣泵7 的進氣口連接過濾網(wǎng)8，通過此設(shè)定，防止空氣中過多的雜質(zhì)進入氣凝膠，提升氣凝膠的質(zhì)量。

氣凝膠涂抹裝置的主視圖如圖2 所示。儲料室12外側(cè)套橡膠圈16，通過橡膠圈16可以方便拿持裝置，從而提升涂抹效率；儲料室12開設(shè)觀察窗17，觀察窗17上安裝玻璃，方便對儲料室12內(nèi)部進行觀察。

圖2 氣凝膠涂抹裝置的主視圖

3 結(jié)論

研制的氣凝膠涂抹裝置有效地解決了現(xiàn)有同類裝置所遇到的問題，可防止氣凝膠凝固，提高了制備的氣凝膠的質(zhì)量，且方便對氣凝膠進行定形，顯著提升了氣凝膠涂抹效果。