專利名稱：氣凝膠復合材料及其制造和使用方法
氣凝膠復合材料及其制造和使用方法相關申請本申請根據(jù)35 U. S. C. § 119(e)要求2009年11月25日提交的美國臨時專利申請No. 61/264352和2010年I月19日提交的美國臨時專利申請No. 61/296183的權益，將它們兩者的全部內(nèi)容引入本文作為參考。
背景技術：
許多應用得益于相對輕的且結合了所需的機械性能和絕緣特性的材料。建筑工業(yè)和其它領域中的趨勢也偏愛其制造和使用是簡易的制品。因此，對于這樣的材料、制品以及它們的制造和使用方法存在持續(xù)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總體上涉及包含氣凝膠的復合材料、制造方法、以及使用這樣的復合材料的方法和制品?？偟膩碚f，本文中描述的復合材料具有這樣的熱導率(在23°C和I個大氣壓下)，其不大于約50mW/ (m · K)，例如，在約20-約30mW/ (m · K)的范圍內(nèi)，如26mW/ (m · K)，且可小于或等于20mW/(m · K)。所述復合材料可進一步特征在于它們的機械性能。例如，在一個實施方式中，本發(fā)明涉及包括含有氣凝膠的材料(例如顆粒形式的)和粘結劑(binder)(例如無機的，如水泥質粘結劑)的自支撐剛性復合材料。在具體實施中，所述自支撐剛性復合材料具有根據(jù)ASTM C518測量的不大于約30mW/(m ·Κ)，例如26mW/(m ·Κ)或更低,如20mW/(m ·Κ)的熱導率,且可進一步特征在于一種或多種機械性能例如其壓縮強度、撓曲強度和/或彈性模量。在一些實施中，所述自支撐剛性復合材料包含一種或多種其它成分，例如，表面活性劑、纖維、遮光劑、阻燃劑等。在另一實施方式中，本發(fā)明涉及用于制造復合材料的方法。該方法包括將氣凝膠顆粒、粘結劑、以及任選的一種或多種其它成分例如遮光劑、表面活性劑、阻燃劑、纖維等組合以形成漿料；使該漿料成型或涂覆該漿料；和允許所述漿料硬化(harden)，從而產(chǎn)生所述復合材料。在本發(fā)明的許多方面中，所述硬化周期(整個過程，cycle)的至少部分在壓縮下進行。當采用纖維或其它絲狀(filamentary)材料時，本發(fā)明的一些方面偏愛窄的纖維長度分布，在許多情況中，所述纖維長度分布向更高的纖維長度值偏移。在一種實施中，用于制造自支撐剛性復合材料的方法包括將氣凝膠顆粒與粘結劑組合以形成漿料；使所述漿料成型；和允許所述成型的漿料硬化，其中所述硬化過程的至少部分在壓縮下進行，從而產(chǎn)生具有如下的自支撐剛性復合材料在23°C和I個大氣壓下不大于約50mW/m · K的熱導率；以及選自如下的一種或多種機械性能(i)大于約O. 05MPa的撓曲強度；(ii)大于約O. IMPa的壓縮強度；和(iii)大于約O. 5MPa的彈性模量。在另一實施中，用于制造自支撐剛性復合材料的方法包括將含有氣凝膠的材料與粘結劑組合以形成漿料；將絲狀材料與所述漿料通過混合過程組合，從而形成混合物，所述混合過程基本上保持表征所述絲狀材料的初始絲(filament)長度；使所述混合物成型；和允許混合物硬化，其中所述硬化過程的至少部分在壓縮下進行，從而產(chǎn)生所述自支撐剛性復合材料。在進一步的實施中，用于制造剛性復合材料的方法包括將含有氣凝膠的材料與粘結劑組合以形成漿料；將絲狀材料與所述漿料通過混合過程組合，從而形成混合物，所述混合過程基本上保持表征所述絲狀材料的初始絲長度；將所述混合物施加到基材上或開口(opening)中；和允許該混合物硬化,從而形成所述剛性復合材料，其中所述剛性復合材料具有在23°C和I個大氣壓下不大于約50mW/m · K的熱導率；以及選自如下的一種或多種機械性能⑴大于約O. 05MPa的撓曲強度；(ii)大于約O. IMPa的壓縮強度；和(iii)大于約O. 5MPa的彈性模量。在又一實施中，用于制造剛性復合材料的方法包括將氣凝膠顆粒與粘結劑組合以形成漿料；將所述漿料施加到表面上或開口中；和允許所施加的漿料硬化，其中所述硬化過程的至少部分在壓縮下進行，從而產(chǎn)生具有如下的剛性復合材料在23°c和I個大氣壓下不大于約50mW/m · K的熱導率；以及選自如下的一種或多種機械性能(i)大于約O. 05MPa的撓曲強度；(ii)大于約O. IMPa的壓縮強度；和(iii)大于約O. 5MPa的彈性模量。在進一步的實施方式中，本發(fā)明涉及含有氣凝膠的復合材料，例如具有本文中公開的特性的自支撐和/或剛性復合材料，在下面進一步描述的各種制品和/或應用中的用途。本發(fā)明具有許多優(yōu)點。例如，本文中所描述的復合材料易于制造且使用簡便，在建筑工業(yè)和其它最終用途應用中提供優(yōu)異的性質。通過將若干種有吸引力的性質組合，這些復合材料減少典型地需要的常規(guī)材料或制品的總數(shù)量，使建筑和制造過程簡化。在許多情況中，氣凝膠的存在可降低材料的總重量，材料的總重量是許多建筑工程中的重要考慮因素。替代地或者另外，氣凝膠的存在可減小絕緣體的體積例如厚度，而不犧牲絕緣性能。復合材料(例如本文中描述的)中的熱性質與機械性能的組合可導致承重的絕緣制品且可使對于其它機械支撐體例如金屬支撐體的需求減少或最小化，所述金屬支撐體可傳導熱且由此削弱總的絕緣性。與本文中公開的復合材料的一些有關的疏水性質可在涉及潮濕環(huán)境的應用中利用。在許多情況中，本文中描述的復合材料具有用于降低聲音或噪音的應用的有吸引力的聲學性能和/或優(yōu)異的耐燃性。


在附圖中，在不同的視圖中，參考符號指代相同的部件。附圖不一定是按比例的；而是將重點放在說明本發(fā)明的原理上。在所述圖中圖IA和IB是對設計以確定根據(jù)本發(fā)明的復合材料的燃燒(fire)特性的火焰試驗(flame test)的說明。圖IC是在移除火焰后圖IA和IB的復合材料的頂面的照片。圖ID是在移除火焰后圖IA和IB的復合材料的底部的照片。圖2A是具有經(jīng)銑切的(routed)表面和邊緣的根據(jù)本發(fā)明的復合材料樣品的照 片。圖2B是具有擰到其中的干壁錨(drywall anchor)的根據(jù)本發(fā)明的復合材料樣品的照片。圖2C是說明幾個鉆的孔和擰入了金屬板螺絲釘及干壁螺絲釘?shù)母鶕?jù)本發(fā)明的復合材料樣品的照片。圖2D是根據(jù)本發(fā)明的涂抹有膠乳的復合材料樣品和相鄰的同樣根據(jù)本發(fā)明的未經(jīng)涂抹的復合材料樣品的照片。圖2E是其中根據(jù)本發(fā)明的復合材料樣品粘結(層壓)在膠合板(polywood)和干墻(drywall)層之間的層狀布置的照片。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種復合材料的隨溫度變化的熱導率的圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的復合材料的一系列的吸收系數(shù)對頻率的圖。
具體實施例方式包括結構以及部件的組合的各種細節(jié)的本發(fā)明的以上和其它特征以及其它優(yōu)點將現(xiàn)在參考附圖更具體地描述，并在權利要求中指出。將理解，體現(xiàn)本發(fā)明的具體方法和設備是為了說明而示出的，且不作為本發(fā)明的限制。本發(fā)明的原理和特征可用于不同的且許多的實施方式中，而不脫離本發(fā)明的范圍。本發(fā)明總體上涉及復合材料、制造方法、以及使用復合材料的制品和方法。如本文中所使用的術語“復合材料”是指這樣的材料，其具有與用于形成該復合材料的物質的性質不同的結構或功能性質。在本發(fā)明的具體實施方式
中，所述復合材料是固體的(solid)，例如剛性的，即，在其自身重量的力下不經(jīng)歷可見(visible)變形的物體或材料。在具體實施中，所述復合材料是自支撐的，即，能夠承受住或負載其自身重量。根據(jù)本發(fā)明的方面的自支撐剛性復合材料的實例示于圖中。總的來說，所述復合材料包括含有氣凝膠的材料，S卩，由氣凝膠組成、基本上由氣凝膠組成、或包含氣凝膠的材料。氣凝膠是具有大的粒子內(nèi)孔體積的低密度多孔固體且典型地通過從濕凝膠除去成孔液體(pore liquid)而制造。然而，干燥過程可由于凝膠孔中的毛細管力而變復雜，所述毛細管力可引起凝膠收縮或致密化。在一種制造方法中，通過使用超臨界干燥基本上消除三維結構的坍塌。濕凝膠也可使用環(huán)境壓力進行干燥，這也稱為非超臨界干燥方法。當應用于例如基于二氧化娃的濕凝膠時，在干燥之前實施的表面改性例如封端(end-capping)防止經(jīng)干燥的產(chǎn)物中的永久性收縮。該凝膠在干燥期間仍可收縮，但回彈恢復其從前的孔隙率。稱為“干凝膠”的產(chǎn)品也由已經(jīng)從其中除去液體的濕凝膠獲得。該術語通常是指在干燥期間通過毛細管力壓縮的干的凝膠，其特征在于固體網(wǎng)絡的永久性改變和坍塌。為了方便，術語“氣凝膠”在本文中以廣義使用，指“氣凝膠”和“干凝膠”兩者。氣凝膠典型地具有低的堆密度(約0. 15g/cm3或更低，在許多情況下約0. 03-0. 3g/cm3)、非常高的表面積(通常約300-約1000平方米/克(m2/g)和更高，例如約600-約1000m2/g)、高的孔隙率(約90%和更大，例如大于約95%)、和相對大的孔體積(例如，約3毫升/克(mL/g),例如約3. 5mL/g和更高,例如7mL/g)。氣凝膠可具有孔小于I微米(Pm)的納米孔結構。通常，氣凝膠具有約20納米(nm)的平均孔徑。對于任何粘合(coherent)的固體材料,無定形結構中的這些性質的組合提供了最低的熱導率值(例如，在37°C的平均溫度和I個大氣壓的壓力下為9-16mW/m · K)。氣凝膠可以是幾乎透明的或半透明的，散射藍光，或者可以是不透明的。氣凝膠的通常類型是基于二氧化硅的。也可利用基于不同于硅的金屬例如鋁、鋯、鈦、鉿、釩、釔等的氧化物或它們的混合物的氣凝膠。有機氣凝膠例如與甲醛組合的間苯二酚或三聚氰胺、樹枝狀聚合物等也是已知的，且本發(fā)明也可使用這些材料來實施。
合適的氣凝膠材料及其制備方法描述在例如2001年10月25日公布的Schwertfeger等人的美國專利申請No. 2001/0034375A1中，將其教導全部引入本文中作為參考。在許多實施中，所采用的氣凝膠是疏水的。如本文中所使用的術語“疏水的”和“疏水化的”是指部分以及完全疏水化的氣凝膠。部分疏水化的氣凝膠的疏水性可進一步增加。在完全疏水化的氣凝膠中，達到了最大的覆蓋程度并且基本上所有化學上可達到(attainable)的基團被改性。疏水性可通過本領域中已知的方法例如接觸角測量或通過甲醇(MeOH)可潤濕性來測定。與氣凝膠有關的疏水性的討論參見例如2004年3月23日授權給Hrubesh等人的美國專利No. 6709600B2，將其教導全部引入本文中作為參考。疏水氣凝膠可通過使用疏水化試劑例如甲硅烷基化劑、含鹵素且特別是含氟的化合物(例如含氟的烷氧基硅烷或烷氧基硅氧烷，如三氟丙基三甲氧基硅烷(TFPTM0S))、以及本領域中已知的其它疏水化化合物制造。疏水化試劑可以在氣凝膠的形成期間和/或在后續(xù)處理步驟例如表面處理中使用。優(yōu)選甲娃燒基化化合物，例如，娃燒、齒代娃燒、齒代燒基娃燒、燒氧基娃燒、燒氧基燒基娃燒、燒氧基齒代娃燒、~■娃氧燒、_■娃氣燒等。合適的甲娃燒基化劑的實例包括，但不限于，_■乙基_■氣娃燒、稀丙基甲基_■氣娃燒、乙基苯基_■氣娃燒、苯基乙基_■乙氧基娃烷、三甲基烷氧基硅烷如三甲基丁氧基硅烷、3，3，3-三氟丙基甲基二氯硅烷、均二苯基四甲基二娃氧燒(symdiphenyltetramethyIdisiIoxane)、三乙烯基三甲基環(huán)三娃氧燒、六乙基_■娃氧燒、戍基甲基_■氣娃燒、_■乙稀基_■丙氧基娃燒、乙稀基_■甲基氣娃燒、乙稀基甲基二氯硅烷、乙烯基二甲基甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷、六甲基二硅氧烷、己烯基甲基二氯硅烷、己烯基二甲基氯硅烷、二甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、巰基丙基甲基二甲氧基硅烷、雙{3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基}四硫化物、六甲基二硅氮烷、及其組合。在一些實例中，氣凝膠具有親水的表面或殼，其例如通過用表面活性試劑(在本文中也稱為表面活性劑)、分散劑或潤濕劑處理疏水氣凝膠而獲得。提高表面活性劑的量趨向增加水相能夠滲透到的深度，并從而提高包圍疏水氣凝膠核的親水涂層的厚度。 含有氣凝膠的材料可包含添加劑，例如，纖維、遮光劑、有色顏料、染料、以及它們的混合物，其可存在于氣凝膠組分中。例如，可將二氧化硅氣凝膠制備成含有纖維和/或一種或多種金屬或其化合物。具體的實例包括鋁、錫、鈦、鋯、或者其它非硅質金屬、以及它們的氧化物。遮光劑的非限制性實例包括炭黑、二氧化鈦、硅酸鋯、以及它們的混合物。添加劑可以任何合適的量提供，例如，取決于所需的性質和/或具體的應用。
具體的實施采用顆粒形式的含有氣凝膠的材料,例如,氣凝膠粒料(granule)、丸粒(pellet)、珠、粉末。所采用的顆?？删哂羞m于預期應用的任何粒度。例如，氣凝膠顆粒可在約O. 01微米 約10. O毫米(mm)的范圍內(nèi)并且可具有例如在O. 3 3. Omm范圍內(nèi)的平均粒度。在許多實施中，優(yōu)選更大的顆粒。還優(yōu)選具有促進有效堆積(填充，packing)的粒度分布(PSD)的氣凝膠顆粒。顆粒形式的可商購獲得的氣凝膠材料的實例是由馬薩諸塞州比爾里卡的CabotCorporation以商品名Nanogel 提供的那些。Nanoge_氣凝膠粒料具有高的表面積、大于約90%的孔隙率(多孔性，porous),并且可以范圍為例如約8微米(μ m) 約IOmm的粒度獲得。半透明Nanogel 氣凝膠的具體等級包括例如稱為TLD302、TLD301或TLD100的那些；遮擋紅外線的(IR-opacified) Nanogei 氣凝膠的具體等級包括例如名稱為RGD303或CBTLD103的那些；不透明Nanogd⑩氣凝膠的具體等級包括例如稱為OGD303的那些。含有氣凝膠的材料(優(yōu)選顆粒形式的)也可得自單塊(monolithic)氣凝膠或基于氣凝膠的復合材料、片、租(blanket)等。例如,這樣的氣凝膠材料的塊(piece)可通過搗碎(breaking down)、切碎、粉碎或其它合適的通過其可由氣凝膠單塊、復合材料、租、片 以及其它這樣的前體(precursor)獲得氣凝膠顆粒的技術獲得?？杀患庸ひ灾圃爝m合用于本文中描述的自支撐剛性復合材料的含有氣凝膠的材料的顆?；驂K的材料的實例包括基于氣凝膠的復合材料，例如包含氣凝膠和纖維(如纖維增強的氣凝膠)以及任選的至少一種粘結劑的那些。纖維可具有任何合適的結構。例如，纖維可在平行方向、垂直(orthogonal)方向、共同方向(common direction)、或隨機方向上取向(orient)?？梢杂幸环N或多種類型的纖維。纖維在其組成、尺寸或結構方面可不同。在復合材料中，一種類型的纖維可以具有不同的尺寸(長度和直徑)并且它們的取向可不同。例如，長的纖維在平面內(nèi)對齊，而較小的纖維則隨機分布。具體實例描述在例如2005年5月3日授權給Frank等人的美國專利No. 6887563中，將其教導全部引入本文作為參考。其它實例包括至少一種氣凝膠和至少一種復合泡沫體(syntactic foam)?？蓪饽z進行涂覆以防止聚合物侵入到氣凝膠的孔中，如描述于例如題為Aerogel Based Composites的國際公布W02007047970中的，將其教導全部引入本文作為參考。在仍另外的實例中，氣凝膠可得自氈，例如，其中氈片被層壓在一起以形成多層結構體的布置。1998年8月4日授權給Frank等人的美國專利No. 5789075 (將其教導全部引入本文作為參考)中描述了破裂的單塊，且這些也可在本文中公開的自支撐剛性復合材料的制造中用作合適的前體。在進一步的實例中，所用的氣凝膠包括氣凝膠材料、粘結劑以及至少一種纖維材料的復合材料，如在例如2005年5月3日授權給Frank等人的美國專利No. 6887563中所描述的，將其教導全部引入本文作為參考?？墒褂玫臍饽z材料的其它合適的實例為包含雙組分纖維的纖維網(wǎng)/氣凝膠復合材料，如在1998年7月28日授權給Frank等人的美國專利No. 5786059中所公開的，將其教導全部引入本文作為參考。氣凝膠顆粒也可得自由濕凝膠結構制造的片或氈，如例如在均為Lee等人的2005年3月3日公布的美國專利申請公布2005/0046086A1和2005年8月4日公布的2005/0167891A1中所描述的，將其教導全部引入本文作為參考。在商業(yè)上,氣凝膠型的租或片可得自馬薩諸塞州比爾里卡的Cabot Corporation或者馬薩諸塞州 Northborough 的 Aspen Aerogels, Inc.。也可采用含有氣凝膠的材料的組合。例如，本文中描述的自支撐剛性復合材料可利用不同類型的含有氣凝膠的材料，例如，具有不同粒度和/或光透射性質的粒狀氣凝膠的組合或混合物。在一個實例中，所采用的混合物包括TLD302和TLD203 Nanogel 氣凝膠。含有氣凝膠的材料可以任何合適的量存在于復合材料中。在一些實例中，其以在約40-約95體積％范圍內(nèi)的量、例如以在約60-約95體積％范圍內(nèi)的量存在于組合物中。例如，在一些含有超過90體積％的含有氣凝膠的材料的復合材料中，觀測到顯著的機械性倉泛。以重量百分數(shù)計，含有氣凝膠的材料可以在約5重量％_約95重量％范圍內(nèi)、例如在約30-約90重量％范圍內(nèi)的量存在于復合材料中。在一些實施中，組合物具有高的氣凝膠負載(loading)水平，S卩，至少50重量％。在具體實例中，含有氣凝膠的材料以在約50重量％-約75重量％范圍內(nèi)的量存在。

在本發(fā)明的具體方面中，復合材料，優(yōu)選自支撐剛性復合材料，還包含粘結劑。在許多實例中，粘結劑是在一些條件下變硬、凝固、干燥、硬化或被固化(例如經(jīng)由聚合反應)的材料。為了方便，這些和類似的這樣的過程在本文中被稱為“硬化”。在許多情況中，這些“硬化”過程是不可逆的且產(chǎn)生包括含有氣凝膠的材料和粘結劑的固體復合材料。粘結劑將氣凝膠顆粒連接在一起且還可任選地連接其它成分?？刹捎糜袡C以及無機粘結劑。有機粘結劑的實例包括，但不限于，丙烯酸酯(鹽)以及其它乳膠組合物、環(huán)氧聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯聚合物例如可以名稱Teflon 獲得的那些。無機粘結劑的實例包括，但不限于，水泥質材料，例如，水泥、石灰、石膏、或其組合。可采用的其它無機材料包括混合的鎂鹽、硅酸鹽例如硅酸鈉等。在無機粘結劑之中，水泥典型地包括石灰石、粘土和其它成分例如氧化鋁的水合硅酸鹽。例如，水凝水泥是這樣的材料，其在與水組合之后由于與混合水的化學反應而凝固和硬化，且在硬化后保持強度和穩(wěn)定性，甚至在水下也是如此。對于該強度和穩(wěn)定性的重要要求是，在與水的即刻反應時形成的水合物基本上不溶于水。水凝水泥的凝固和硬化由含水化合物的形成導致，所述含水化合物得自水泥組分與水之間的反應。所述反應和所述反應產(chǎn)物分別稱為水合和水合物或水合物相。隨著所述反應的即刻啟動(onset)開始，可觀察到變硬(stiffening)，其最初是輕微的但其隨著時間而增強。變硬達到一定水平時的點被稱為凝固開始(starting of setting)。進一步的固結稱為凝固,在此之后,硬化階段開始。然后，材料的壓縮強度在范圍從幾天(在“超快硬化”水泥的情況下)到幾年(在普通水泥的情況下)的時間期間穩(wěn)定地增高。石膏灰泥(gypsum plaster)是一種基于硫酸I丐半水合物(CaSO4 ·0. 5H20)的建筑材料。典型地灰泥作為干粉末開始，該干粉末與水混合形成糊料，其釋放熱并然后硬化。不同于灰漿(mortar)或水泥，灰泥在干燥后保持為相當軟，并且可用金屬工具或砂紙容易地處理。石灰灰泥(lime plaster)是氫氧化韓和沙子(或其它惰性填料)的混合物。大氣中的二氧化碳通過將氫氧化鈣轉化為碳酸鈣而導致該類型的灰泥凝固。在本發(fā)明的一些實施中，材料可作為粘結劑并且還提供其它功能例如表面活性性質。這樣的材料在本文中稱為“多功能的”。據(jù)信是多功能的材料的一些實例包括丙烯酸酯(鹽)。粘結劑可以任何合適的比率與含有氣凝膠的材料組合。實例包括但不限于在約150-約5范圍內(nèi)，例如在約150-約10范圍內(nèi)，如在90-30范圍內(nèi)的氣凝膠與粘結劑的體積比。在具體實施中，在含有粘結劑的組合物例如灰漿配方如薄漿(grout)配方、灰泥配方、以及它們的任意組合中提供粘結劑。這樣的含有粘結劑的組合物可包含一種或多種如下面進一步描述的添加劑。典型地，灰漿是用于將磚、石、瓷磚(tile，瓦)、混凝土砌塊等粘結成結構體的試齊U，并且典型地包括沙子和水泥，例如砌筑水泥(masonry)、波特蘭(Portland)水泥、氯氧水泥等。使用水，沙子-水泥混合物形成塑性的、可加工的(workable)混合物，其隨后凝固或硬化。通常，灰漿以與混凝土相似的基于硅酸鈣的化學過程起作用，但是，與混凝土不同，它們傾向于不包括粗集料(coarse aggregate)。稀灰衆(zhòng),例如水泥、石灰或石膏的稀灰楽；，經(jīng)常具有其它成分例如沙子和水，用在瓷磚作業(yè)(work)中或用來填充裂隙，例如在砌筑接合處中發(fā)現(xiàn)的、或其它裂縫，以將相鄰部分固結成實體，稀灰漿通常稱為“薄漿”。
灰泥通常是指石膏或石灰與沙子的混合物，其與水形成糊狀材料，該糊狀材料可以其塑性狀態(tài)直接施加到磚，或施加到用于天花板、內(nèi)墻的其它表面，或施加到建筑物的外部(在該情況中，其也稱為“粉飾灰泥(Stucco)”)。隨著水的蒸發(fā)，該材料在被覆蓋或涂覆的表面上形成硬的涂層(襯里，lining)。灰漿(例如薄漿)配方以及灰泥配方常常包含用作促進劑、緩凝劑(retarder)、增塑劑、空氣夾帶化合物、顏料、粘結劑、泵送劑等的額外的化合物。促進劑，例如，加速混凝土的水合(硬化)。所使用的典型材料的實例是CaCl2和NaCl。緩凝劑減慢混凝土的水合，且用于大的或困難的灌注，其中在灌注完成之前，部分凝固是不合需要的。典型的緩凝劑是糖(C6H12O6)?？諝鈯A帶劑在混凝土中加入和分布微小的空氣泡，這將降低在凍結-解凍循環(huán)期間的損傷，從而提高混凝土的耐久性。經(jīng)常地，所夾帶的空氣呈現(xiàn)出對強度的折衷，因為每1%的空氣可導致壓縮強度的5%的降低。增塑劑(減水劑(water-reducing admixture))提高塑性的或“新鮮的”混凝土的可加工性，容許其以更少的固結努力更易于放置。超級增塑劑(高效減水劑)是一類在用于顯著提高可加工性時具有較少有害效果的增塑劑。替代地，增塑劑可用于降低混凝土的水含量(并且由于該應用而被稱為減水劑)，同時保持可操作性。這可改善強度和耐久性特性。為了美感，顏料可用于改變混凝土的顏色。典型的實例是二氧化鈦(TiO2)。腐蝕抑制劑用于使混凝土中的鋼和鋼筋的腐蝕最小化。粘合劑(bonding agent)用于在老的和新的混凝土之間產(chǎn)生粘結。泵送劑改善可泵送性、使糊料稠化并減少脫水(水從糊料中分離出來的傾向)。可存在于灰漿例如薄漿、或灰泥配方中的其它化合物包括界面活性劑(tenside)、纖維素、有機聚合物如丙烯酸酯(鹽)等。可利用的合適的灰漿例如薄漿、或灰泥配方包括用于特定應用例如接合干墻板、瓷磚或磚作業(yè)、建筑外立面(facade)覆蓋、內(nèi)部或外部涂灰泥以及本領域中已知的許多其它應用的可商購獲得的那些。在一種實施中，灰漿(薄漿)組合物是按照歐洲標準 EN 13888 的配方。一個實例是由 SAKRET Trockenbaustoffe Europa GmbH&Co.K, Otto-von-Guericke-Ring 3, D-65205ffiesbaden, Germany 制造的可在歐洲以名稱“Fugenweiβ ，， (Mortier de jointoiement blanc 或 Impasto sigillante per giuntibianco)獲得的薄衆(zhòng)配方?？缮藤彨@得的另一合適的薄衆(zhòng)配方是來自Custom BuildingProducts, USA的薄衆(zhòng)聚合物共混體(polyblend)。也可采用定制灰衆(zhòng)例如薄衆(zhòng)、或灰泥配方。由 Custom Building Products, CA, USA 制造的 Simplefix Premixed Adhesiveand Grout、 由 Thoro Consumer Products, BASF Construction Chemicals, OH, USA制造的 Waterplug Hydraulic Cement、由 Elmer’s Products, Inc.，OH, USA 制造的Elmer’s Probond Concrete Bonder、由 Thoro Consumer Products, BASF ConstructionChemicals, OH, USA制造的Thorocrete是可采用的薄衆(zhòng)配方的其它非限制性實例。本發(fā)明的一些方面使用一種或多種表面活性劑。合適的表面活性劑可選自離子型(陰離子型和陽離子型)表面活性劑、兩性表面活性劑、非離子型表面活性劑、高分子表面活性劑和高分子化合物等。也可以使用不同類型表面活性劑的組合。陰離子型表面活性劑可包括例如烷基硫酸鹽和高級烷基醚硫酸鹽，更具體地，月桂基硫酸銨和聚氧乙烯月桂基醚硫酸鈉。陽離子型表面活性劑包括例如脂族銨鹽和胺鹽， 更具體地，例如，烷基三甲基銨和聚氧乙烯烷基胺。兩性表面活性劑可例如為甜菜堿型例如烷基二甲基甜菜堿，或者為氧化物(OXido)型例如烷基二甲基氧化胺。非離子型表面活性劑包括丙三醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇脂肪酸酯、四油酸聚氧乙烯山梨糖醇、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚、聚乙二醇脂肪酸酯、高級脂肪酸醇酯、多元醇脂肪酸酯等?？刹捎玫谋砻婊钚詣┑木唧w實例包括，但不限于，Pluronic P84、PE6100、PE6800、L121、Emulan EL、Lutensol FSA10、Lutensol XP89 (這些全部來自 BASF),來自 Michelmann的MP5490，AEROSOL OT (琥珀酸二 -2-乙基己酯磺酸鈉)，BARLOX 12 (支化的烷基二甲基氧化胺)，LAS (線性烷基苯磺酸鹽)和TRITON 100 (辛基苯氧基聚乙氧基(9_10)乙醇)，吐溫表面活性劑如TWEEN 100表面活性劑，以及BASF pluronic表面活性劑等。通常的種類為二醇、烷氧基化聚氧化烯脂肪醚例如聚氧乙烯脂肪醚、脫水山梨糖醇酯、甘油單酯和甘油二酯、聚氧乙烯山梨糖醇酯、聚合物表面活性劑例如Hypermen聚合物表面活性劑、椰油脂基 PG-二甲基氯化銨憐酸酯鈉(sodium coco-PG-dimonium chloride phosphate)和椰油酸胺丙基 PG-二甲基氯化銨憐酸酯(coamidopropyl-PG-dimonium chloride phosphate)、磷酸酯、聚氧乙烯(POE)脂肪酸酯、Renex非離子型表面活性劑(通過環(huán)氧乙烷與不飽和脂肪酸和雜環(huán)樹脂酸的反應形成的非離子型酯)、醇乙氧基化物、醇烷氧基化物、環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷嵌段共聚物、脫水山梨糖醇酯的聚氧乙烯衍生物、或者它們的組合。表面活性劑可獨立地提供或作為含有粘結劑的組合物的部分提供。在一些實例中，含有粘結劑的組合物中所存在的表面活性劑或表面活性性質可以獨立地加入的表面活性劑進行補充，所述獨立地加入的表面活性劑可為相同或不同的化合物或化合物的混合物。所述復合材料的具體實施包括纖維。如果使用纖維的話，纖維可提高最終產(chǎn)品的機械性能。在一些情況中，它們也可對絕熱性能的損失作貢獻。纖維典型地具有伸長的例如圓柱形的形狀，具有大于I、例如大于5、如大于8的長度與直徑的長徑比。在許多實例中，合適的纖維具有至少20的長度與直徑之比。纖維可以是織造的、非織造的、切斷的(chopped)、或連續(xù)的。纖維可以是單組分的、雙組分的(例如包括由一種材料制成的芯和由另一種材料制成的殼)、或多組分的。纖維可為中空或實心的，并且可具有為扁平的、長方形的、圓柱形的或不規(guī)則的橫截面。纖維可為松散的、切斷的、束狀的、或者以網(wǎng)或稀松布(scrim)的形式連接在一起。可加入其它成分如網(wǎng)狀物或皮革(skin)以提供增強。在具體實例中，典型的纖維長度在約O. 5mm-約20mm，例如，約2mm-約12mm范圍內(nèi)。纖維的合適的長徑比為1:1000 (直徑長度)。纖維可以任意合適的量加入且可為無機纖維如碳纖維、礦棉或玻璃纖維，基于聚合物的纖維，金屬纖維如鋼纖維，纖維素纖維，棉、木或大麻纖維，以及本領域中已知的其它類型的纖維。還可使用不同類型的纖維的組合。與氣凝膠或干凝膠材料組合的纖維的使用描述于例如以下文獻中2000年11月7日授權給Schwertfeger等人的美國專利No. 6143400 ;2005年5月3日授權給Frank等人的美國專利No. 6887563 ; 1999年2月2日授權給Frank等人的美國專利No. 5866027 ;和2006年6月15日公布的Rouanet等人的美 國專利申請公布2006/0125158。對于纖維可替換地或者除纖維之外，可使用其它成分，例如，用于最終產(chǎn)品中的增強，以潤濕氣凝膠顆粒的外表面，以增強粘著、光透射特性、視覺外觀(visual aspect)，或者以提供或增強其它性質。實例包括，但不限于，遮光劑、粘度調(diào)節(jié)劑、固化劑、提高或減慢粘結劑硬化速率的試劑、提高機械強度的試劑或材料、粘度調(diào)節(jié)劑、增塑劑、潤滑劑、增強材料、阻燃劑等等。在具體實例中，復合材料使用二氧化硅(包括，但不限于，熱解二氧化硅、膠體二氧化硅或沉淀二氧化硅)、炭黑和二氧化鈦、珍珠巖、微球(如玻璃、陶瓷或聚合物微球)、硅酸鹽(如硅酸鈣)、共聚物、界面活性劑、礦物粉、成膜組分、表面活性劑、纖維等。也可使用成分的組合。在一些實例中，除了含有氣凝膠的材料、粘結劑或含有粘結劑的組合物外，還提供這樣的成分。所使用的量可取決于具體應用和其它因素。可引入網(wǎng)狀物、皮革或其它結構以例如用于機械增強。所述復合材料可具有特定性能，例如熱導率、機械特性、聲學特性(如聲反射特性)、耐火性和/或其它有用的特性。在一個實例中，所述復合材料是剛性的和/或自支撐的且具有通過AmericanStandard Test Method (ASTM)C518(Standard Test Method for Steady-State ThermalTransmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus)測定的低的熱導率，例如，在23°C和I個大氣壓下不大于50mW/m · K、例如不大于約30mW/m · K、如不大于約20mW/m · K的熱導率。在具體實施中，熱導率小于或等于26mW/m · K。熱導率是材料的固有性質，其度量材料維持熱流的能力。用于表示熱導率的符號是k(或拉姆達λ)。熱導率的倒數(shù)是熱阻率，熱阻率是材料的抵抗一維熱流的固有性質。熱阻率具有單位m · K/mW(米 開爾文/毫瓦)。在具體實例中，所述復合材料具有在23°C和I個大氣壓下測量的在約20mW/m · K-約30mW/m · K、例如不大于26mW/m · K的熱導率。固體復合材料的密度可取決于所存在的添加劑和/或添加劑的量。高密度成分如TiO2或一些類型的纖維，例如，可導致復合材料與不使用這些成分制備的類似的復合材料相比在密度方面的增大。在許多情況中，本發(fā)明的復合材料如自支撐剛性復合材料可具有在約O. 06-約O. 5g/cm3范圍內(nèi)、例如在約O. I-約O. 35g/cm3范圍內(nèi)、如在O. 15-0. 25g/cm3范圍內(nèi)的密度。在其它實例中，所述復合材料的密度不大于約2. 5g/cm3、例如不大于I. 5g/cm3、如不大于lg/cm3。所述復合材料例如自支撐和剛性的復合材料可具有適合于特定應用的機械性能。在本發(fā)明的一些方面中，所述復合材料具有大于約O. I兆帕(MPa)、例如大于約O. 5MPa、且在一些情況中大于約5MPa的壓縮強度。在具體實施中，所述壓縮強度為約IMPa、約2MPa、約3MPa或約4MPa。除非另外說明，否則壓縮強度是指應力-應變曲線中顯示斷裂或該曲線斜率的顯著變化的點。在本發(fā)明的其它方面中，所述復合材料具有至少O. 05、例如大于約O. IMPa、如大于約O. 2MPa的撓曲強度(例如通過ASTM C203中所設定的指導方針測量的)。在具體實施中，撓曲強度等于或大于約O. 45MPa、等于或大于約O. 5MPa、或者等于或大于約IMPa。在本發(fā)明的進一步方面中，所述復合材料具有大于或等于約O. 5MPa、例如大于或 等于約I. 3MPa,且在具體實例中大于或等于約2MPa、約3Mpa、約4MPa或約5MPa的彈性模量(壓縮模量)。彈性模量(E) =S/Y，其中S是在應變Y下的壓縮應力。在一些實施方式中，所述復合材料結合了絕緣性能和承重性能。與在承重應用中可壓垮或嚴重變形、需要單獨的機械支撐體的許多常規(guī)的絕緣材料相反，本文中描述的絕緣復合材料可承受被絕緣的物體的至少部分重量。在許多情況中，復合材料如上述自支撐剛性復合材料可在顯著大的溫度范圍(例如，從低溫至高溫)內(nèi)使用。在具體實例中，固體復合材料具有耐燃性和/或防火性能。所述復合材料還可具有在聲學應用例如噪音管理中有用的性能。在具體實例中，所述復合材料的隔音性能主要基于聲反射。相比之下，純氣凝膠固體的隔音性能主要基于聲吸收。根據(jù)本發(fā)明的復合材料的降噪等級可為O. 1-0. 15。在一些實施中，所述復合材料例如作為汽車中的沖擊保護裝置和系統(tǒng)、個人防護設備等吸收能量。由于二氧化硅氣凝膠常常是非常低密度的材料，因此固體網(wǎng)絡的坍塌逐漸發(fā)生，在較長的時間期間將沖擊力傳播開。此外，由于二氧化硅氣凝膠是開孔材料，因而隨著該材料的坍塌，固體體積中所含的氣體被向外擠壓。在這樣做時，氣體必須穿過氣凝膠的孔網(wǎng)絡。當氣體穿過受限開口時所導致的摩擦力與孔徑的平方成反比。由于二氧化硅氣凝膠具有非常窄的孔(約20-50nm)，因而迅速穿過該材料的氣體將吸收相當大的量的能量。因此，沖擊二氧化硅氣凝膠的物體的能量至少部分地被二氧化硅氣凝膠的固體結構的坍塌以及氣體從該材料內(nèi)的釋放而吸收。在一些情況中，所述復合材料可具有特定的滲透率。此外，所述復合材料可為疏水的且可具有所需的防水性、接觸角、水浸潰或水吸附性能。本發(fā)明的方面涉及用于制造復合材料例如如上所述的剛性自支撐復合材料的方法。在典型的實施中，允許包含含有氣凝膠的材料如顆粒狀氣凝膠、粘結劑(或含有粘結劑的組合物)以及任選的其它成分(例如以上描述的)的前體混合物硬化，從而形成所述復合材料。為了形成干的前體混合物，可將各成分以一步法或者以所需順序組合，并利用例如本領域中已知的混合技術和/或設備進行混合以形成干共混物。如果需要，可使單獨的組分或單獨的前體共混物可以材料包(kit)的形式獲得。
前體混合物還可包含流體，例如液體，如水相。存在于前體混合物中的水相又可包含不同于水的物質，例如一種或多種非水溶劑、表面活性劑、PH調(diào)節(jié)劑、緩沖劑等。為了方便，液體或含液體的組合物在本文中總體稱為“漿料”，而且，如本文中所用的術語“漿料”意欲包括溶液、分散體、懸浮液、糊料等?？赏ㄟ^向干的前體混合物或者向其一種或多種組分加入液體，例如水、含水或非水液體，而形成漿料。在一個實例中，將含有氣凝膠的材料加入到表面活性劑的水相中。在引入氣凝膠組分之前和/或期間，可添加其它組分例如粘結劑和/或纖維。也可將氣凝膠組分加入到包含粘結劑(或含有粘結劑的組合物)和/或其它成分的漿料中。對于固體粘結劑，在制備過程期間可使用或可產(chǎn)生固體粘結劑的水溶液。當與疏水氣凝膠組合時，粘結劑水溶液具有不滲入氣凝膠的孔的優(yōu)點。在許多情況中，通過例如以上描述的灰漿如薄漿、或灰泥配方的存在來促進氣凝膠組分在水中的分散或懸浮。包含顆粒狀氣凝膠和粘結劑(例如薄漿配方中所存在的)的漿料可為均勻的，具有良好分散的氣 凝膠和/或粘結劑。在具體實例中，將一種或多種其它成分如纖維加入到流體相中以形成分散體、懸浮液或溶液，其然后被組合或引入到包含含有氣凝膠的材料的漿料前體或干的前體中。如果使用纖維，將纖維加入到漿料或液體前體中可促進它們的分散。所用的量可基于如下進行選擇材料的性質，例如，粒度或對于暴露于水、空氣、表面活性劑等可利用的表面積；混合技術、距離組合物的凝固點的時間間隔、凝固之前漿料的所需粘度、以及其它參數(shù)。在一些實施中，前體混合物包含例如70或75重量%的Nanogel 型氣凝膠和25或30重量%的例如以上描述的薄漿配方。Nanogel 型氣凝膠的具體實例是可以名稱TD302、TD302和TLD203的混合物等獲得的那些。所添加的水的量可基于漿料的所需粘度、所需的應用和/或其它因素進行選擇。例如，漿料可包含40重量％的Nanogd 型氣凝膠、10重量％的薄漿配方和50重量％的水。在一些實施中，粘結劑與氣凝膠之比(例如，F(xiàn)ugenweiss薄衆(zhòng)配方與Nanogejk型氣凝膠)之比為I重量份粘結劑對5重量份氣凝膠。可引入表面活性試劑、pH調(diào)節(jié)劑以及其它物質來調(diào)整漿料性能。漿料粘度，例如，可通過如下進行控制所添加的液體的量；機械操作；添加技術如添加的各組分的順序；干燥相和流體相的全部量的連續(xù)、間歇或一步組合；稀釋劑的存在；以及本領域中已知的其它手段。在許多情況中，漿料是觸變性的，換句話說，其在剪切力下變得更像液體(不太粘性)。在一些情況中，漿料包含可加速或延遲干燥例如粘結劑的固化或硬化的額外成分。振蕩、攪拌和/或其它技術可被采用來混合液體和固體材料。在具體實例中，迫使(force)輕質顆粒如氣凝膠顆粒進入液相中。在其它實例中，使水滴上升至較輕的顆粒?；旌峡赏ㄟ^手動攪拌或在共混機或混合機例如水泥混合機、手持式旋轉混合機、螺帶式摻混機等中進行?？墒褂没旌蠙C例如具有雙螺帶槳葉的那些、行星式混合機等。在一些情況中，槳葉設計和/或性質，例如提高的槳葉銳度，可減少完成混合過程和在一些情況中最終產(chǎn)品的性能所必需的時間量。參數(shù)如混合速度、溫度、剪切程度、液體和/或固體材料的順序和/或添加速率、以及許多其它參數(shù)可被調(diào)整且可取決于操作的規(guī)模、化合物的物理和/或化學性質等?；旌霞夹g也可改變(典型地降低)氣凝膠顆粒的絕對尺寸，而且改變氣凝膠顆粒的尺寸分布，導致改善的堆積效率，導致復合材料的改善的性能?；旌峡稍谑覝叵禄蛟谄渌线m的溫度下進行。典型地，在環(huán)境空氣中對組分進行組合，但是可以提供特殊的氣氛。當存在纖維或絲形式的其它成分時，混合可使長絲斷裂為較小的片段。發(fā)現(xiàn)，保持纖維或絲的長度導致具有提升的機械性能的產(chǎn)品。還發(fā)現(xiàn)，通過更溫和的成分分散方法可獲得更窄的向更高的纖維或絲長度值偏移的纖維長度分布。例如，代替劇烈的高剪切混合，纖維與氣凝膠漿料的低能量、低剪切混合保持初始長度分布。在本發(fā)明的一些方面中，纖維還具有基本上均勻的纖維長度，即空氣具有約26mW/m*K的熱導率。在超低λ復合材料中，顆粒間的空氣(與捕集在特征在于相對于氣體分子的平均自由程較小的尺寸的區(qū)域(例如氣凝膠材料的納米孔)內(nèi)的空氣相對)的存在可在一些情況中對復合材料的熱性能具有不利的影響。由于，如上所述，本發(fā)明的一些方面涉及利用顆粒狀氣凝膠，通過采用通過顆粒的堆積效率的技術，可 使顆粒間的空氣的量減少或最小化。在示例性復合材料中，顆粒間空氣以不大于約40%體積百分數(shù)的量存在。在具體方面中，顆粒間空氣以小于約30體積％、例如小于約20體積％的量存在。導致最終復合材料中的空氣體積分數(shù)降低的方法包括粒度分布(PSD)的選擇/產(chǎn)生、振動堆積、真空堆積、消泡劑的使用等。采用寬的具有小顆粒和大顆粒的比率的PSD將促進有效的堆積。球形或接近球形的顆?？膳c非球形顆粒例如無規(guī)形狀的或伸長的顆粒組合。該PSD可以起始氣凝膠材料引入或者可在用于制造復合材料的方法期間，例如在混合期間，通過使用例如含有氣凝膠的顆粒的高剪切混合產(chǎn)生。在本發(fā)明的一些實施方式中，通過模塑(使用合適的模具或模型)、雕塑(sculpting)、鑄造、擠出等使?jié){料成型。通過在本文中稱為“硬化”和包括例如聚合物固化、水泥凝固、水蒸發(fā)等的一種或多種的適當?shù)奈锢砗?或化學方法，例如以上描述的漿料產(chǎn)生復合材料，例如自支撐剛性復合材料。參數(shù)如溫度、時間、硬化條件、濕度、浸潰和升溫(傾斜，ramping)方案、特殊氣氛、用來影響這些過程的試劑的性質、以及其它因素可如本領域中已知的或如通過常規(guī)實驗所測定的那樣調(diào)節(jié)和優(yōu)化。在許多情況中，漿料在室溫下硬化。漿料的凝固或硬化也可在其它溫度例如高于室溫，例如，通過將漿料置于例如處于在約30°C -約90°C范圍內(nèi)的溫度的烘箱中進行。硬化可在少至幾分鐘內(nèi)或在較長的時間期間實現(xiàn)，且前體混合物可配制用于較短或較長的凝固時間以投入具體的應用。在許多情況中，漿料在約5分鐘-約24小時范圍內(nèi)例如約半小時的時間內(nèi)硬化。任選地，經(jīng)硬化的產(chǎn)品可經(jīng)歷進一步的處理，例如，其可在從模具中移出之前或之后例如在室溫下或在烘箱中進行干燥。還可進行陳化(aging)、進一步的烘烤和冷卻循環(huán)、成型、拋光、機械加工和/或其它操作。所述硬化過程的至少部分在壓縮下進行?？稍谡麄€硬化過程期間或者以較短的時間施加壓縮。例如，在漿料經(jīng)歷硬化的同時，壓縮可施加一個或多個時段。在一個實例中，使用例如比在不存在擠壓的情況下充滿模具所需的正常量大(過度充填，overfill)的漿料量，將漿料置于模具中。通過在漿料上向下加壓而壓縮樣品，且樣品在壓縮下硬化。所用的壓力可為例如在約200磅/平方英寸(psi)-約5psi的范圍內(nèi)，例如，在約IOOpsi-約30psi的范圍內(nèi)。在硬化過程期間，壓力可保持在同一水平或者可一次或多次地提高或降低至不同水平?？捎糜趯嵤┰趬嚎s下的干燥步驟的合適的設備的實例包括，例如，Carver式液壓機(Phi型，由加利福尼亞州帕薩迪納的Pasadena Presses制造)。已發(fā)現(xiàn)，與在不存在壓縮的情況下干燥的復合材料相比，在壓縮下硬化(干燥、凝固、固化、聚合等)的復合材料具有改善的機械性能。不希望任何具體解釋的束縛，據(jù)信，在壓縮下的硬化對消除前體混合物中的空氣以及氣凝膠中的殘余應力作貢獻，導致具有改善性能的經(jīng)硬化的制品。在包括向更高的纖維長度值偏移的窄的纖維長度分布的復合材料，例如，通過設計以使纖維斷裂減少或最小化的溫和技術形成的復合材料中，通過在壓縮下進行硬化過程的至少部分而實現(xiàn)的改善可被進一步提升。
在一些實施中，包含含有氣凝膠的材料且具有提升的機械性能的復合材料通過如下獲得(i)在壓縮下干燥；或者(ii)在其中使用纖維的情況中，通過使纖維斷裂減少或最小化、優(yōu)選導致向更長的纖維長度值偏移的窄的纖維長度分布的方法和/或裝置。在具體實例中，復合材料具有通過采用(i)和(ii)兩者而獲得的提升的機械性能。一旦形成經(jīng)硬化的產(chǎn)品(復合材料)，則釋放壓力，且如上所述，物體可進行進一步的陳化和/或烘烤循環(huán)以及進一步的加工例如進一步的成型、拋光、機械加工等，以制造最終制品。例如，一旦除去壓縮，可對復合材料進行空氣干燥，例如，在用于實施所述干燥的模具中。除了通過例如模塑、鑄造、擠出、雕塑等使?jié){料成型之外，還可通過例如涂抹、噴涂、泥刀涂覆等技術將漿料施加到基材上或開口中，并允許其硬化以形成復合材料，例如剛性復合材料，如涂層或接合材料。基材的實例包括，但不限于，墻、天花板、門、框架、管道、干墻(干壁)、建筑外立面、絕緣板(如礦棉板或棉絮(mat))、最終制品(finished article)、以及許多其它類型的表面。開口的實例包括裂隙、接縫開口、圍繞物(enclosure)、洞、空腔、裂縫、以及其它空的空間，例如在建筑和其它工業(yè)中需要絕緣的那些。在一些情況中，施加方法包括泵送漿料。在泵送過程期間，可將漿料引導通過一個或多個導管例如軟管或管道。對于具體的施加技術，可調(diào)節(jié)粘度和/或其它參數(shù)。例如，糊狀漿料非常適合于泥刀涂覆，而當泵送漿料時，可期望更小的粘度。在一種實施中，被施加的漿料包含絲狀材料例如纖維，且經(jīng)由基本上保持絲狀材料的初始絲長度的混合過程制造。在一些施加方法例如一些形式的泵送或噴涂期間，漿料例如通過使用正壓力或壓實而被壓縮。不希望拘泥于具體解釋，據(jù)信，在漿料施加期間施加到漿料上的這樣的正壓力或壓實將漿料壓縮，從而驅逐出顆粒間空氣，產(chǎn)生具有改善的性能的復合材料。在其中所用粘結劑為在漿料經(jīng)歷壓實或正壓力(例如在一些形式的泵送中)的同時經(jīng)歷硬化的粘結劑的情況中，所述硬化過程的至少部分在壓縮下發(fā)生。一旦施加，隨著漿料適當(原位，inplace)硬化，可在漿料上施加進一步的壓縮，或者，可允許所施加的漿料在不存在進一步壓縮的情況下硬化。通過使用例如以上描述的施加技術獲得的復合材料可具有在23°C和I個大氣壓下不大于約50mW/m ·Κ的熱導率以及選自如下的一種或多種機械性能(i)大于約O. 05MPa的撓曲強度；(ii)大于約O. IMPa的壓縮強度；和(iii)大于約O. 5MPa的彈性模量。本發(fā)明的進一步實施方式涉及使用上述復合材料的方法和最終用途應用。本文中描述的復合材料可用于建筑物圍護結構(enclosure)絕緣。例如，它們可用于使建筑物的外墻、地板和屋頂(建筑物圍護結構)絕緣?？蓪秃喜牧现瞥深A成型剛性板，其應用于墻例如墻的內(nèi)部?？蓪駶{料泵送到空腔中，并允許其原位硬化。例如，可將漿料泵送至通常存在于典型的“空心墻”構造中的結構墻和飾面磚之間的磚墻立面(brickfacade)中的空間中。 在建筑物圍護結構應用中使用所述復合材料可導致，對于與傳統(tǒng)絕緣材料例如玻璃棉或發(fā)泡聚苯乙烯相同的厚度，更大的絕緣效率，或者對于提供與更厚的傳統(tǒng)絕緣材料層相同的熱效率的復合材料，減小的絕緣體厚度。此外，一些復合材料可具有足夠的機械強度以負載結構載荷，同時還提供遠超過傳統(tǒng)結構材料例如木頭、鋼和混凝土的絕緣性能。這些傳統(tǒng)材料常常產(chǎn)生建筑物中的“熱橋”問題，其是不合乎需要的熱量損失/增加的通道且通過使用所述復合材料而減輕。當用于建筑物圍護結構應用中時，本文中描述的含有氣凝膠的復合材料可在保持它們的性能例如絕熱和隔音的同時，被機械加工，經(jīng)歷鉆孔，可提供有釘子、螺絲釘?shù)?。在具體實施中，所述復合材料用于以預成型剛性板或在原位鑄造的漿料對屋頂和地板進行絕緣。例如，對于使墻、地板、天花板和建筑物地基中的混凝土絕緣，可使用所述復合材料。所述復合材料的熱導率可顯著低于傳統(tǒng)材料，且在一些實施中，所述復合材料具有優(yōu)異的在壓縮下的強度，且因而可用于防止通過常規(guī)的混凝土熱橋發(fā)生的顯著的熱流(heat flow)。現(xiàn)代的絕緣空心磚可具有80mW/m · K或更低的熱導率。然而，使這些磚保持在一起的常規(guī)灰漿可具有大于1000mW/m · K的熱導率。因此，這樣的灰漿允許熱流容易地繞過絕緣磚，產(chǎn)生熱橋，其顯著降低墻的總的能量效率。通過使用采用復合材料(例如本文中公開的那些)的灰漿，能夠降低熱橋效應(thermal bridging)。可將這些灰衆(zhòng)施加在表面(例如墻的內(nèi)表面或外表面)上、磚之間、墻或另外的結構體的砌塊(block)或其它元件(element)之間、以及其它灰漿應用中。在一個具體實例中，硬化為復合材料，例如具有例如以上描述的絕緣和機械性能的復合材料的含有氣凝膠的前體漿料用作覆蓋混凝土的灰漿、或者用于建筑工業(yè)中的地板或屋頂填充。該漿料可通過任何合適的方法施加至水泥基底(例如支撐一堵或多堵墻的水泥基底)、承重混凝土天花板、或典型地覆蓋或填充有絕緣灰漿的其它墻或結構體上，如描述于例如1999年5月18日授權給Blocjen的題為Insulating Mortar的美國專利No. 5904763中的，將其內(nèi)容全部引入本文中作為參考。如果管道系統(tǒng)或管道已被鋪設到水泥基底上，可施加所述漿料以將其覆蓋?？蓪⒋纱u或者其它地板或天花板材料鋪設在所述漿料上。一旦施加所述漿料，其便可被原位壓縮，例如通過用平坦的工具進行壓杵(stamp)或者通過其它手段。由于經(jīng)硬化的復合材料的減輕的重量，其可降低所需灰漿層或者填充物的厚度或者可為由常規(guī)材料(例如，水泥與蛭石的混合物；酚醛樹脂和水泥；或者粉碎的硬質聚氨酯和水泥)制造的相對照的層或填充物增加絕緣特性。在具體實例中，所述含有氣凝膠的復合材料可具有1011或更小、2011、3011、5011、7011、100]1或更大的厚度。本文中描述的復合材料
和方法的使用可導致結合了良好的絕熱、隔音和電絕緣、耐火性、防水性等的覆蓋物和填充物，且因此可減少常規(guī)的覆蓋物和填充物中所用的層和/或成分的數(shù)量。例如，可減少或消除對于用于屋頂應用的單獨的腳步聲隔音層和/或水密封的需要。在一些情況中,所述復合材料可用作位于加熱的地坪系統(tǒng)(flooring system)中的加熱元件之下的底層地板。由于所述復合材料的熱效率，絕緣底層地板的厚度可小于使用其它材料可獲得的厚度，因此降低了地板的總高度，地板的總高度是翻新或修理工程中的尤其重要的考慮因素。所述復合材料還可用作隔音物(例如，隔音板，例如用于隔音天花板瓷磚的隔音板)、用于內(nèi)部建筑物應用例如天花板瓷磚以及地板和墻吸聲板。在一些情況中，且尤其是當與補充吸聲材料如鉛片匹配時，所述復合材料將減弱以下兩者通過墻、地板和天花板傳 輸?shù)穆曇?；以及從這些表面反射的聲音。在一些情況中，復合材料(例如本文中所公開的那些)具有良好的聲反射性質且可用作聲音阻擋制品和/或材料。所述復合材料還可用于船、潛艇以及其它海上應用上，且特別是用于其中空間非常寶貴的那些應用中，用于隔阻聲音傳輸。本文中公開的復合材料展示對火焰的蔓延以及火的高溫的優(yōu)異耐受性且能夠用于防火，例如，用于建筑物、運輸(例如船)、或者工業(yè)、娛樂或商業(yè)設施中的火阻擋物(阻火層，fire barrier)中。所述復合材料可用于防火門或防火墻中以容納火焰和火中產(chǎn)生的熱量，或者可引入到消防設備中。所述復合材料還可用于對穿過墻的穿透物(penetration)進行密封,例如在其中管道、電纜、導管、輸送管等必須穿過防火墻的位置處。在該用途中，所述復合材料可在管道、電纜、導管、輸送管或其它物體周圍原位澆注以進行有效的密封。所述復合材料還可用于提供對鋼結構構件例如梁和柱的防火?？蓪⑺鰪秃喜牧献鳛轭A成型板施加至鋼。在其它情況中，可將所述復合材料以濕的(漿料)狀態(tài)通過噴涂、泥刀涂覆、濺射或其它手段施加至鋼的表面，并隨后允許其硬化。所述復合材料可用于產(chǎn)生具有美學和耐候功能并同時用于使建筑物絕緣的建筑元件，例如，裝飾板、窗扉、披疊板(siding)、模鑄品、窗框和門框、以及其它零部件。所述復合材料的一些實施方式可使光透射通過給定的厚度。這些實施方式可用于由玻璃、聚碳酸酯、纖維增強塑料、以及其它透明或半透明材料制成的中空采光板的內(nèi)部。所述復合材料允許采光板使自然光通過到達建筑物的內(nèi)部，同時還提供絕熱和隔音以防止熱量的損失/增加并使噪音穿透(例如從建筑物外部到內(nèi)部居住者)最小化。來自這些復合材料在采光板單元中的應用的第二好處是所述復合材料是自支撐的且克服了這些單元中常常使用的松散粒狀氣凝膠填充物的沉降問題。 可將所述復合材料制成預成型板，然后將所述預成型板與其它部件集合在一起以制造最終的采光板單元、或復合材料。在另一方法中，可將前體漿料泵送、擠出、噴涂或置于采光板單元中的空腔(例如絕緣玻璃單元(IGU)中的兩個玻璃窗格之間的空腔)中。所述復合材料可用于對由諸如粘土、水泥或混凝土的材料制成的空心磚和砌塊進行填充和絕緣。可通過施加濕的漿料并允許其原位硬化制造所述復合材料。由于所述復合材料的一些實施方式具有比聚氨酯泡沫體、礦棉、珍珠巖和聚苯乙烯(也用于填充砌塊)低的熱導率，所得砌塊提供增強的熱效率。由于所述復合材料可具有顯著的機械強度，特別是顯著的壓縮強度，可使粘土、水泥、混凝土及其它材料的使用減少或最小化，降低重量并進一步改善砌塊的熱性能。在一些實施方式中，可形成復合材料(例如本文中描述的復合材料)的含有氣凝膠的漿料可用作砌筑作業(yè)中的灰漿，例如以將磚固定在一起。在另外的實施方式中，磚由所述復合材料組成、基本上由所述復合材料組成、或者包含所述復合材料。在進一步的實施方式中，磚或砌筑體(masonry)通過本文中描述的方法形成。所述復合材料可以剛性板的形式使用以用作建筑物的內(nèi)部整飾(finished)表面。不同于主要由石膏制成的常規(guī)墻板，本文中所公開的復合材料為墻提供了絕緣值而不增大墻的厚度。照此，它們非常特別適合于翻修工程，其中期望制造更具能量效率的建筑物而不以額外的絕緣厚度消耗寶貴的內(nèi)部地板空間。在具體實例中，所述復合材料用于干墻板，例如用于建筑物結構中的內(nèi)墻表面的。

所述復合材料可用作絕緣灰泥，其作為糊料或漿料施加到內(nèi)墻表面上，或者，用在其它應用中，施加在建筑物的外部上。一旦濕的漿料硬化(固化)，其可被涂抹或經(jīng)歷進一步的修整。所安裝的復合材料增加墻的絕緣值而無需額外的絕緣厚度且無需改變墻的美觀以適應常規(guī)的絕緣板。本文中所公開的復合材料可用于絕緣管道系統(tǒng)以提供具有極高熱效率的熱絕緣。該高效率可允許使用比用于相同熱性能的傳統(tǒng)材料薄的絕緣體，或者，在與傳統(tǒng)材料相同的厚度下，其可允許更高的熱性能。由于在許多實施中所述復合材料是剛性的，它們還能夠起到結構功能以提供機械支撐體或定位而不像傳統(tǒng)結構材料如鋼、混凝土、木頭、玻璃、陶瓷、礦棉和泡沫體那樣產(chǎn)生用于顯著熱流動的“熱橋”。在一些實施中，復合材料(例如本文中描述的)可用于管絕緣系統(tǒng)且采用例如描述于例如如下文獻中的技術2006年12月 7 日公布的 Dinon 等人的題為 Insulated Pipe and Method for Preparing Same 的美國專利申請公布No. 2006/0272727A1和/或2009年11月5日公布的題為Manufacturingand Installation of Insulated Pipes or Elements Thereof 的國際公布 No. WO2009/134992A2，將兩者的內(nèi)容全部引入本文中作為參考。這些管道系統(tǒng)可為海底管線或陸上管線。它們還可存在于工業(yè)加工廠(industrial process plant)中且包括配件如彎管和漸縮管。所述復合材料還可用于管套管應用中。存在通過其可將所述復合材料施加到管道系統(tǒng)上的多種技術。例如，可將所述復合材料模塑成剛性預制半圓柱形殼(半殼)，其然后被成對地施加至管道上并以帶、條、線、粘結劑或其它手段恰當(in place)固定。這些預制成型體的好處在于，在一些工程例如長直管道中，它們能夠顯著減少安裝時間?？墒褂玫囊恍┬螤蠲枋鲇诶缛缦挛墨I中2006 年 12 月 7 日公布的 Dinon 等人的題為 Insulated Pipe and Method for PreparingSame的美國專利申請公布No. 2006/0272727A1和/或2009年11月5日公布的題為Manufacturing and Installation of Insulated Pipes or Elements Thereof 的國際公布 No.W02009/134992A2。施加至管道的另一方法是將前體漿料噴涂、濺射、擠出或泵送到管道表面上并允許其原位硬化。所述表面可為管道的內(nèi)表面或外表面、或者這兩者。這些施加方法的優(yōu)點是，濕的復合材料順應不規(guī)則的表面，且其可在現(xiàn)場(在野外，in the field)被容易地修正以控制所安裝的絕緣體的最終尺寸。在一些應用中，這些方法的一種或多種可相對于可替代的方法顯著減少安裝時間。漿料前體還可使用泥刀或類似工具用手涂覆到管道系統(tǒng)表面上并容許其原位硬化，而在漿料的涂覆中無需任何專用設備。所述復合材料可被成型以用于管套管系統(tǒng)中的環(huán)形空間。例如，將漿料形式的前體混合物注入到管道之間的環(huán)形空間中并容許其原位硬化。在另外的實施方式中，可將剛性和自支撐的復合材料成型為適應所述環(huán)形空間且能夠結合在一起以圍繞內(nèi)部管道且沿著管道長度方向頭接頭的制品，例如，半圓柱形的或拱形的(形狀描述于例如如下文獻中 2006 年 12 月 7 日公布的 Dinon 等人的題為 Insulated Pipe and Method for Preparing Same的美國專利申請公布No. 2006/0272727A1和/或2009年11月5日公布的題為 Manufacturing and Installation of Insulated Pipes or Elements Thereof 的國際公布No. WO 2009/134992A2)。在這些管套管應用中，所述復合材料可起到熱以及機械作用 (以對內(nèi)部管道進行絕緣和支撐)，代替較低熱效率的絕緣體(如聚氨酯泡沫體)以及用于機械穩(wěn)定性的機械集中器(centralizer)。由于氣凝膠吸收能量的能力，所述復合材料可用作能量吸收材料以提供防爆和/ 或防彈。由于所述復合材料的優(yōu)異的絕熱和隔音性能，其可用于降低軍用運載工具例如直升機、飛機、坦克、卡車、輪船、潛艇以及其它運載工具的紅外和聲學特征。在許多實施方式中，本文中描述的復合材料不含有導電組分，且二氧化娃氣凝膠本質上是優(yōu)異的電絕緣體。因此，復合材料(例如本文中所公開的復合材料)能夠用于隔離帶電的導體以防止不期望的電流路徑。復合材料(例如本文中描述的)呈現(xiàn)出有吸引力的低溫絕緣性能且可用于對運輸液化天然氣(LNG)、液化石油氣(LPG)、液態(tài)乙烯氣體(LEG)或任何其它冷凍氣體的船進行絕緣。它們還能夠用于低溫應用中，例如，用于對杜瓦瓶、低溫拖車或有軌電車進行絕緣。在一個實施方式中，將所述復合材料置于船體與貨艙之間，其中所述貨艙在結構上是自支撐的。在這些實施中，所述復合材料用作高度有效的熱絕緣體。在另一實施方式中，將所述復合材料置于船體與貨艙之間，其中所述貨艙在結構上不是自支撐的且貨物和液體艙(tank)的機械負載通過絕緣體并由船體自身支撐。在該實施方式中，所述復合材料既用作熱絕緣體又作為結構構件。在這兩種情況中，所述絕緣復合材料的熱效率允許船設計者增大液體艙的尺寸和貨物運載能力而不增大船體的尺寸。在一些實施中，所述復合材料以與傳統(tǒng)絕緣材料例如珍珠巖或聚氨酯泡沫體相同的厚度使用，但降低了貨物的蒸發(fā)損耗率(boil-off rate)。所述復合材料可以剛性板的形式用于設備中，或者注射在空腔中和在空腔中原位鑄造。所述復合材料可用于提供絕熱、隔音、以及使得實現(xiàn)對于相同的外部覆蓋區(qū) (footprint)具有更大能量效率或擴展的內(nèi)部空間的設計的壓縮強度。這在洗碗機和制冷機中具有特別的價值。下列實施例是說明性的，且不意圖為限制性的。實施例I
為了制備樣品，向O. 5加侖塑料容器(其直徑稍大于混合槳葉)中加入水，隨后加入粘結劑(Fugenwei β 薄衆(zhòng)配方，由 SAKRET Trockenbaustoffe Europa GmbH&Co. KG, Otto-von-Guericke-Ring 3，D-65205 Wiesbaden, Germany 制造)和 Nanogel 氣凝膠 TLD302。未使用其它成分。將該組合物混合約3分鐘，然后將其倒入長方形體積的模具中。 所用的量示于下表IA和IB中。使用木制模具(8〃X8〃空腔尺寸)將樣品壓縮至“15%”。在此，向所述模具中加入與基線相比為115重量％的材料(I. 15的填充因數(shù))，并且使用C型鉗和頂板將所述樣品壓縮至O. 75"厚度。這導致材料被擠壓，一些水被從模具中排出。使該樣品在壓縮下放置24 小時(h)，然后將其從所述木制模具中移出。在從所述模具中移出該樣品之前，將該樣品進一步空氣干燥24h。與具有相同組成但在不存在壓縮的情況下固化的樣品相比，所述樣品可操作性(handleability)顯著改善。例如，所述樣品不像對照樣品(在不存在壓縮的情況下硬化的)那樣容易地破裂或崩塌。據(jù)信，該改善至少部分地是對于實驗樣品所見的增強的撓曲強度的證明。金屬模具用于I. 3以及更高的填充因數(shù)。在該情況中，向所述金屬模具中加入典型量的I. 3-1. 5倍，并且將材料在Carver式液壓機(Phi型，由加利福尼亞州帕薩迪納的 Pasadena Presses制造)中以約60001bs壓縮至O. 75〃厚度。使樣品在壓縮下放置24h, 之后釋放壓縮，并在從所述模具中移出該樣品之前，將該樣品空氣干燥24h。在Lasercomp Model Fox 200上測量熱導率。該測量的平均溫度為23°C且底板和頂板分別保持在36°C和10°C 。對于12. 5°C的平均溫度，底板和頂板分別保持在25°C和 (TC，且對于62. 50C的平均溫度，底板和頂板分別保持在75°C和50°C。使用具有在平坦臺上的35mm直徑圓軸的4204型Instron進行壓縮強度測試。從 8"X8"樣品中切割出4"X4"尺寸的樣品。將所述樣品向下置于所述臺上，并允許所述軸向下壓到該樣品的頂面上。將所述軸(面積=9. 57cm2)以15mm/分鐘向下推到該樣品上，直至最大負載達到475N。此時，將所述軸以25mm/分鐘升回到原始高度。使用Merlin Materials Testing Software記錄該測試期間的高度和壓力(單位為牛頓)。選擇壓縮應力(MPa)對應變以用圖表表示數(shù)據(jù)。應變是樣品的總高度被所述軸壓下的百分比。使用50kN測壓元件進行其它實驗。通過4點彎曲測試測量撓曲強度。在具有4點彎曲測試設備的InstrOn4204型上進行該測試。將樣品切割成約I"寬X.75"厚X4"長。測量并記錄實際的寬度和厚度以用于計算。通過目測將壓頭(head)設定為剛好高于所述樣品的水平面并開始所述測試。使所述壓頭以15mm/分鐘下落至IOmm的程度，且最大負載為500N。使所述壓頭以更大的速率縮回。該測試僅在斷裂點出現(xiàn)于兩個內(nèi)部的點之間時才有效。表IA和IB示出了來自使用不同粘結劑量(單位為克)和不同壓縮水平制造的樣品的數(shù)據(jù)。在樣品Ia和Ib中觀察到熱性能的顯著改善，據(jù)信其是通過以壓縮除去空氣而導致的。這些樣品未見破裂且它們的壓縮強度大于O. 5MPa(其為所述測試設備的極限值)。 相反，樣品Ic和Id是使用相同的成分和量但在不存在壓縮的情況下制備的。所述對比樣品的熱導率，且特別是在樣品Ic的情況中，高于樣品Ia和Ib的熱導率。表 IA
權利要求
1.包含顆粒形式的含有氣凝膠的材料、無機粘結劑的自支撐剛性復合材料，所述自支撐剛性復合材料具有 (a)在23°C和I個大氣壓下不大于約30mW/(m· K)的熱導率；和 (b)選自如下的一種或多種機械性能 (i)大于約O. IMPa的壓縮強度； ( )大于約O. 05MPa的撓曲強度；和 (iii)大于約O. 5MPa的彈性模量。
2.權利要求I的自支撐剛性復合材料，其中所述熱導率在23°C和I個大氣壓下不大于約 26mW/m · K。
3.權利要求I的自支撐剛性復合材料，其中所述熱導率在23°C和I個大氣壓下不大于約 20mW/m · K。
4.權利要求I的自支撐剛性復合材料，其中所述撓曲強度大于約O.5MPa。
5.權利要求I的自支撐剛性復合材料，其中所述撓曲強度大于約IMPa。
6.權利要求I的自支撐剛性復合材料，其中所述壓縮強度大于約O.5MPa。
7.權利要求I的自支撐剛性復合材料，其中所述壓縮強度大于約5MPa。
8.權利要求I的自支撐剛性復合材料，其中所述彈性模量大于約I.3MPa。
9.權利要求I的自支撐剛性復合材料，其中所述彈性模量大于約2MPa。
10.前述權利要求中任一項的自支撐剛性復合材料，其中所述復合材料具有在約.O. 06-約O. 5g/cm3范圍內(nèi)的密度。
11.前述權利要求中任一項的自支撐剛性復合材料，其中所述復合材料包含水泥質粘結劑。
12.權利要求11的自支撐剛性復合材料，其中所述粘結劑選自水泥、石膏、石灰、及其任意組合。
13.前述權利要求中任一項的自支撐剛性復合材料，其中所述復合材料包含纖維。
14.權利要求13的自支撐剛性復合材料，其中所述纖維具有基本上均勻的長度。
15.前述權利要求中任一項的自支撐剛性復合材料，其中顆粒間空氣以小于約30體積％的量存在于所述復合材料中。
16.前述權利要求中任一項的自支撐剛性復合材料，其中所述復合材料具有耐火性和/或耐燃性。
17.權利要求1-16中任一項的自支撐剛性復合材料，其中所述復合材料具有聲反射性倉泛。
18.包括彼此層壓的兩個或更多個層的制品，所述層的至少一個包括權利要求1-17中任一項的復合材料。
19.建筑物圍護結構，其包含權利要求1-17中任一項的復合材料。
20.火阻擋物，其包含權利要求1-17中任一項的復合材料。
21.建筑材料，其包含權利要求1-17中任一項的復合材料。
22.管道絕緣系統(tǒng)，其包含權利要求1-17中任一項的復合材料。
23.管道絕緣系統(tǒng)，其中將權利要求1-17中任一項的復合材料設置于預制組件中的內(nèi)部管和外部護套之間。
24.剛性板，其包含權利要求1-17中任一項的復合材料。
25.低溫絕緣系統(tǒng)，其包含權利要求1-17中任一項的復合材料。
26.LNG運輸船，其包含權利要求25的低溫絕緣系統(tǒng)。
27.包含權利要求1-17中任一項的復合材料的絕緣系統(tǒng)，其中所述復合材料為承重的機械支撐體。
28.用于建筑物結構中的內(nèi)墻表面的干墻板，其包含權利要求1-17中任一項的復合材料。
29.吸聲天花板瓷磚，其包含權利要求1-17中任一項的復合材料。
30.覆蓋有權利要求1-17中任一項的復合材料的混凝土天花板或地板層。
31.磚，其包含權利要求1-17中任一項的復合材料。
32.灰漿，其包含權利要求1-17中任一項的復合材料的漿料前體。
33.權利要求32的灰漿，其中所述灰漿施加至表面、磚之間、或墻元件之間。
34.砌筑體，其包含權利要求1-17中任一項的復合材料。
35.用于將權利要求1-17中任一項的復合材料固定到支撐體的方法，包括在所述復合材料中鉆孔。
36.用于將權利要求1-17中任一項的復合材料安裝到支撐體上的方法，包括在所述復合材料中鉆一個或多個孔。
37.權利要求36的方法，進一步包括通過選自螺栓、螺絲釘、及其任意組合的裝置將所述復合材料附著到所述支撐體上。
38.用于制造自支撐剛性復合材料的方法，該方法包括 (a)將氣凝膠顆粒與粘結劑組合以形成漿料； (b)使所述漿料成型；和 (C)允許所述成型的漿料硬化，其中所述硬化過程的至少部分在壓縮下進行，從而產(chǎn)生具有如下的自支撐剛性復合材料 在23°C和I個大氣壓下不大于約50mW/m · K的熱導率；和 選自如下的一種或多種機械性能 (i)大于約O. 05MPa的撓曲強度； ( )大于約O. IMPa的壓縮強度；和 (iii)大于約O. 5MPa的彈性模量。
39.權利要求38的方法，其中所述熱導率在23°C和I個大氣壓下不大于約30mW/m·Κ。
40.權利要求38的方法，其中所述熱導率在23°C和I個大氣壓下不大于約20mW/m·Κ。
41.權利要求38的方法，其中所述撓曲強度大于約O.5MPa。
42.權利要求38的方法，其中所述撓曲強度大于約IMPa。
43.權利要求38的方法，其中所述壓縮強度大于約O.5MPa。
44.權利要求38的方法，其中所述壓縮強度大于約5MPa。
45.權利要求38的方法，其中所述彈性模量大于約I.3MPa。
46.權利要求38的方法，其中所述彈性模量大于約2MPa。
47.權利要求38-46中任一項的方法，其中所述漿料通過模塑成型。
48.權利要求38-47中任一項的方法，其中所述漿料進一步包含表面活性劑。
49.權利要求38-48中任一項的方法，進一步包括將所述漿料與絲狀材料組合。
50.權利要求49的方法，其中所述絲狀材料具有在為了使所述絲狀材料分散在所述漿料中而進行的混合過程期間基本上得以保持的絲長度。
51.權利要求38-50中任一項的方法，其中所述粘結劑是無機粘結劑、有機粘結劑、或其任意組合。
52.權利要求38-51中任一項的方法，其中所述粘結劑以含有粘結劑的組合物提供。
53.權利要求52的方法，其中所述含有粘結劑的組合物是薄漿配方。
54.權利要求38-53中任一項的方法，其中所述自支撐剛性復合材料具有在約O.06-約O. 5g/cm3范圍內(nèi)的密度。
55.權利要求38-54中任一項的方法，其中顆粒間空氣以小于約30體積％的量存在于所述復合材料中。
56.用于制造自支撐剛性復合材料的方法，該方法包括 a)使含有氣凝膠的材料與粘結劑組合以形成漿料； b)將絲狀材料與所述漿料通過混合過程組合，從而形成混合物，所述混合過程基本上保持表征所述絲狀材料的初始絲長度； c)使所述混合物成型；和 d)允許所述混合物硬化，其中所述硬化過程的至少部分在壓縮下進行，從而產(chǎn)生所述自支撐剛性復合材料。
57.用于制造剛性復合材料的方法，該方法包括 a)將含有氣凝膠的材料與粘結劑組合以形成漿料； b)將絲狀材料與所述漿料通過混合過程組合，從而形成混合物，所述混合過程基本上保持表征所述絲狀材料的初始絲長度； c)將所述混合物施加到基材上或開口中；和 d)允許所施加的混合物硬化，其中所述剛性復合材料具有在23°C和I個大氣壓下不大于約50mW/m · K的熱導率；和 選自如下的一種或多種機械性能 (i)大于約O. 05MPa的撓曲強度； ( )大于約O. IMPa的壓縮強度；和 (iii)大于約O. 5MPa的彈性模量。
58.用于制造剛性復合材料的方法，該方法包括 (a)將氣凝膠顆粒與粘結劑組合以形成漿料； (b)將所述漿料施加到表面上或開口中；和 (c)允許所施加的漿料硬化，其中所述硬化過程的至少部分在壓縮下進行，從而產(chǎn)生具有如下的自支撐剛性復合材料 在23°C和I個大氣壓下不大于約50mW/m · K的熱導率；和 選自如下的一種或多種機械性能 (i)大于約O. 05MPa的撓曲強度； ( )大于約O. IMPa的壓縮強度；和 (iii)大于約O. 5MPa的彈性模量。
全文摘要
包括氣凝膠的復合材料例如自支撐剛性復合材料具有低的熱導率以及有吸引力的機械性能。用于制備這樣的復合材料的方法包括，例如，將含有氣凝膠的材料與粘結劑組合以形成漿料和允許所述漿料硬化。所述硬化過程的至少部分在壓縮下進行。
文檔編號C04B14/30GK102725243SQ201080062308
公開日2012年10月10日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權日2009年11月25日
發(fā)明者C.M.諾伍德, D.A.多施, J.H.蔡斯, T.M.米勒 申請人:卡博特公司