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PAM-PDA-PEG改性气凝胶的光热转换性能研究
PAM-PDA-PEG改性气凝胶的光热转换性能研究
摘要：
气凝胶是一种具有极强吸音、良好绝热性能的多孔材料。然而，由于其热稳定性较差，限制了其应用范围。为了提高气凝胶的应用性能，本研究利用PAM-PDA-PEG改性气凝胶，研究了其光热转换性能。实验结果表明，PAM-PDA-PEG改性气凝胶在近红外光照射下具有优异的光热转换效果，为其在热传导、光声成像等领域的应用提供了潜在的可能。
关键词：气凝胶，光热转换，PAM-PDA-PEG
1引言
气凝胶是一种具有极低密度、高比表面积和良好绝热性能的多孔材料。由于其独特的物理结构和材料特性，气凝胶在声学、热学、光学等领域具有广泛的应用潜力。然而，由于其热稳定性较差，限制了其应用范围。因此，提高气凝胶的热稳定性是当前的研究热点之一。
2实验方法
2.1材料制备
本实验选用聚丙烯酰胺（PAM）、聚二胺基丙烷（PDA）和聚乙二醇（PEG）作为改性剂。首先，将PAM溶解在去离子水中，并加入PEG。搅拌均匀后，加入PDA溶液，再次搅拌均匀。最后，将混合溶液冷冻至-80℃并经过真空泵抽真空脱水，得到PAM-PDA-PEG改性气凝胶。
2.2光热转换性能测试
将PAM-PDA-PEG改性气凝胶切割成小块，并将其固定在玻璃片上。将样品置于近红外光源下，使用红外热成像仪测量样品的温度变化。同时，通过精密测温计记录样品的表面温度。
3结果与讨论
3.1光热转换效果
经过光热转换测试，发现PAM-PDA-PEG改性气凝胶在近红外光照射下能够显著升温，达到高温区域。与未经改性的气凝胶相比，PAM-PDA-PEG改性气凝胶具有更好的光热转换效果，这是由于PDA对光的吸收能力和PEG的导热性能都得到了改善。
3.2光热传导性能
通过实验发现，PAM-PDA-PEG改性气凝胶具有良好的热传导性能。在热-电转换实验中，将样品加热至一定温度，测量其上表面和下表面的温度差。结果显示，PAM-PDA-PEG改性气凝胶的热传导性能明显优于未经改性的气凝胶，这归功于PDA和PEG的加入改善了气凝胶的热传导途径。
3.3光声成像性能
为了研究PAM-PDA-PEG改性气凝胶在光声成像领域的应用潜力，进行了相关实验。将气凝胶样品放置在光学探头下，通过激光脉冲照射样品产生声波信号，并使用光声成像仪接收和分析声波信号。实验结果显示，PAM-PDA-PEG改性气凝胶在光声成像中具有更高的信号强度和更好的图像清晰度，说明其在光声成像中具有较高的敏感性和分辨率。
4结论
本研究利用PAM-PDA-PEG改性气凝胶，研究了其光热转换性能。实验结果表明，PAM-PDA-PEG改性气凝胶具有优异的光热转换效果、良好的热传导性能和较高的敏感性。这为其在热传导、光声成像等领域的应用提供了潜在的可能。未来的研究可以进一步优化材料制备工艺，提高改性气凝胶的热稳定性，并探究其在其他领域的应用潜力。