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Tuning density and morphology of organic-inorganic hybrid-silica aerogels through precursor dilution for lightweight applications

Steffens, Kai und Milow, Barbara und Bialuschewski, Danny (2024) Tuning density and morphology of organic-inorganic hybrid-silica aerogels through precursor dilution for lightweight applications. Journal of Sol-Gel Science and Technology. Springer. doi: 10.1007/s10971-024-06572-w. ISSN 0928-0707.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Kurzfassung

Organic-inorganic hybrid-silica aerogels can be made of ethyltrimethoxysilane (MTMS, CH3Si(OCH3)3) and dimethyldimethoxysilane (DMDMS, Si(OCH3)2(CH3)2) in a typical sol-gel process yielding flexible and hydrophobic structures. In this work, MTMS and DMDMS were condensed with an increasing amount of water, leading to a decrease in the final materials density from ∼ 0.110 g cm-3 down to ∼ 0.066 g cm-3. The gels were synthesized in a one-pot synthesis and dried under ambient pressure conditions at 80°C. While the topology of the network remained intact, the size of secondary particles decreased from roughly 8.2 to 3.3 μm. The inter-particle neck thickness remained unaffected with increasing aging time for higher dilutions. The measured thermal conductivities were all in similar range (∼ 32.5 mW (m K)-1 at 25°C), showing very good insulation characteristics. In general, higher diluted samples exhibited increasing softness and decreasing Young’s modulus, even with increased aging times. Overall, our optimized recipe leads to hydrophobic aerogels with ultralow densities while demonstrating very low thermal conductivity and a flexible mechanical performance.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/207300/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Tuning density and morphology of organic-inorganic hybrid-silica aerogels through precursor dilution for lightweight applications
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Steffens, KaiUniversität zu Kölnhttps://orcid.org/0000-0003-4310-7775185406032
Milow, BarbaraBarbara.Milow (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6350-7728NICHT SPEZIFIZIERT
Bialuschewski, DannyDanny.Bialuschewski (at) uni-koeln.dehttps://orcid.org/0009-0008-1469-2753185406033
Datum:2024
Erschienen in:Journal of Sol-Gel Science and Technology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s10971-024-06572-w
Verlag:Springer
ISSN:0928-0707
Status:veröffentlicht
Stichwörter:density reduction – heat insulation – hybrid materials – sol-gel-process – flexible aerogel
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Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Aerogele und Aerogelverbundwerkstoffe
Hinterlegt von: Milow, Dr. Barbara
Hinterlegt am:23 Jul 2025 10:52
Letzte Änderung:01 Aug 2025 12:58

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