Композиционные материалы на основе аэрогелей

Композиционные материалы на основе аэрогелей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к синтактическим пеноматериалам и композиционным материалам, а также к способам их получения и к применению синтактических пеноматериалов и композиционных материалов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к синтактическим пеноматериалам и композиционным материалам, которые содержат аэрогели.

Синтактический пеноматериал, как правило, рассматривают как готовые, производимые «пузырьки» или наполнители из микросфер в смоляной среде. Синтактические пеноматериалы представляют собой композиционные материалы, в смоляную матрицу которых внедрены предварительно сформованные частицы, такие как стеклянные или керамические микросферы. Синтактические пеноматериалы отличаются сами по себе от других пеноматериалов тем, что для регулирования плотности пеноматериала используют полые или твердотельные сферы/шарики с заданными размером и компоновкой заполнения.

Синтактические пеноматериалы использовали для целей, достижение которых требует материал-наполнитель с низкой плотностью (масса на единицу объема), таких как подводное/морское оборудование для глубоководного измерения расхода воды гидрометрической вертушкой, военные действия с использованием противолодочного оружия, сэндвичевые композиционные материалы, аэрокосмическая промышленность и автомобильная промышленность.

Примеры синтактических пеноматериалов включают, например, патент США № 5120769, который относится к синтактическим пеноматериалам, имеющим нерастворимую матрицу, и патент США № 3832426, который относится к пеноматериалу, имеющему нерастворимую матрицу и углеродные микросферы. Синтактические пеноматериалы, имеющие растворимую полимерную матрицу, упомянуты в патенте США № 5432205. Синтактические пеноматериалы имеют много промышленных применений.

До синтактических пеноматериалов имели место два типа пеноматериалов: выдувные пеноматериалы, полученные вдуванием газа; и самовспенивающиеся пеноматериалы, полученные посредством использования химических реагентов. В последнее время находят все больше возможностей использования в промышленных и высокотехнологичных применяемых материалах пеноматериалы, получаемые смешиванием твердого вещества с мелкими сферами из стекломатериала, керамического материала, или полимера.

Выдувные пеноматериалы изготавливают, смешивая или вдувая газ в жидкость и вызывая в ней образование пены, подобной мыльным пузырькам в ванне. Когда пузырьки затвердевают, получают пеноматериал. Обычно самовспенивающиеся пеноматериалы требуют использования, по меньшей мере, двух химических составляющих: одной для разложения с выделением газа для образования пузырьков и одной для образования стенок пор. Вновь, когда химическая составляющая вокруг пузырьков затвердевает, получают пеноматериал.

Жесткие пенопласты и процессы для их изготовления хорошо известны в данной области. Такие пеноматериалы обычно получают посредством реакционного взаимодействия полиизоцианата с изоцианат-реакционноспособным веществом, таким как полиол в присутствии пенообразующего вещества. Многие из пенообразующих веществ, используемых в прошлом, более не являются приемлемыми, а пенообразующие вещества, разработанные в в последние годы, имеются в продаже по значительно более высоким ценам. Кроме того, жесткие пенопласты современного уровня техники, изготавливаемые посредством пенообразующих веществ, не демонстрируют высокую прочность на сжатие, необходимую при использовании пеноматериалов, например, в применениях, таких как изоляционный материал для глубоководного трубопровода, то есть на глубине вплоть до 10000 футов или более.

В последние годы значительные повышения стоимости основных материалов, используемых для изготовления пеноматериалов, стимулировали разработку и использование материалов-наполнителей для снижения количества используемых основных материалов и массы конечных материалов. В одном из предложенных материалов-наполнителей и изоляционных материалов используют полые микросферы. Выражение «синтактический», используемое в этом документе, относится к использованию полых шариков или другого материала в полимерной матрице для изготовления пористого материала.

Вспененные микросферы, имеющие оболочку из синтетической термопластичной смолы, которая инкапсулирует жидкое вспенивающее вещество, являются известными. См., например, патенты США №№ 4829094, 4843104 и 4902722. Патенты США №№ 4829094 и 4843104 относятся к композиции пеноматериала из синтактического полимера, имеющей наполнитель с низкой плотностью, содержащий свободнотекущие микросферы.

Патент США № 4916173 относится к композиции синтактического пеноматериала из полиуретана (PU) для применений в качестве способных к вальцеванию формовочных заготовок. Такие композиции полиуретановых синтактических пеноматериалов имеют высокие температуры стеклования и низкие коэффициенты теплового расширения, и их приготавливают из полимерного изоцианата, полиола на основе амина, полиэфирного триола, материала на основе молекулярных сит и полых микросфер. Пеноматериалы описывают как твердую полимерную матрицу. Такие композиции основаны на полиметилен-поли(фенилизоцианате) и дают в результате низкие физические свойства (то есть прочность на растяжение/разрыв, удлинение и так далее), которые могут подходить для применений в качестве формовочных заготовок, но не для изоляционного материала для глубоководного трубопровода, которому предъявляются более высокие требования.

Твердую полимерную матрицу упоминают в патенте США № 4959395. Этот патент относится к полимеризации в массе циклоолефиновых мономеров посредством полимеризации с раскрытием цикла, где микроинкапсулированные вспенивающие вещества способствуют заполнению пресс-форм во время операций по литьевому формованию таким образом, что обе поверхности формуемого изделия остаются в контакте с поверхностями пресс-формы.

Патенты США №№ 4303729 и 4303736 относятся к применению полых пластиковых микросфер в качестве материалов-наполнителей в пластиках. Микросферы, описанные в этих двух патентах, как правило, представляют собой микросферы большого диаметра, то есть в диапазоне от 200 до 10000 микрон. Такие микросферы могут быть изготовлены из композиций пластиков с низкой теплопроводностью и сделаны выдуванием посредством газа с низкой теплопроводностью для получения улучшенных изоляционных материалов и композиционных материалов.

Полые микросферы, имеющие загрузки 2-5% по массе относительно общей композиции, упомянуты в патенте США № 4038238. Полиуретаны низкой плотности изготавливают из быстросхватывающихся полиуретанобразующих композиций, содержащих полые сферы малой массы или микроскопические полые шарики и жидкий понизитель вязкости.

Жесткий синтактический пеноматериал, содержащий стеклянные микроскопические полые шарики, упомянут в патенте США № 4082702. Такие пеноматериалы получают смешением органического полиола, полиизоцианата, катализатора реакции полиола и полиизоцианата, микроскопических полых шариков, и огнезащитный пеноматериал имеет бимодальную пористую структуру.

Патент США № 3510392 относится к стеклянным включениям в пористом полиуретане. Полиуретан содержит полиол и/или полиэфир, прореагировавшие(ий) с полиизоцианатом, и воду во время сшивания для обеспечения газообразного вспенивающего вещества. Реакционноспособные компоненты смешивают до однородной массы в подходящем смешивающем устройстве с поверхностно-активным веществом и катализатором для регулирования скорости реакции. В гомогенную смесь добавляют ячеистые стеклянные включения на дне гнезда пресс-формы, которое затем закрывают, и происходит вспенивание. Они подходят для строительных панелей, имеющих непрерывную полиуретановую фазу и дисперсную/дискретную фазу (то есть пористые стеклянные включения).

Патент США № 6166109 относится к массе для картона из синтактического жесткого пеноматериала на основе PUR/PIR. Такие полые микросферы заполняют углеводородом, воздухом или вакуумом, для получения однородной геометрии пор в пеноматериалах. Микросферы, которые имеют средний диаметр 0,01-60 микрон, инкапсулируют в пенополиуретане с закрытыми порами. Пеноматериалы в примерах основаны на полиэфире, поверхностно-активном веществе, катализаторах, воде, хлорфторуглеродном вспенивающем веществе и полиметилен-поли(фенилизоцианате). Такие синтактические жесткие пеноматериалы имеют бимодальную пористую структуру.

Патент JP 4257429 относится к производству листовых пеноматериалов с гладкими поверхностями, которые являются полезными для теплоизоляционных материалов и упаковочных материалов. Листовые пеноматериалы из этой ссылки могут быть изготовлены посредством нанесения композиции, содержащей органическое полимерное связующее вещество и термически вспениваемые микрокапсулы с запечатанным растворителем с низкой температурой кипения, на пленку-основу, припрессовывания полиэфирной пленки на покрытый слой, нагревания до высушивания и вспенивания покрытого слоя и удаления полиэфирной пленки. Получающиеся в результате листовые пеноматериалы имеют единообразные закрытые поры и гладкую поверхность.

Композиции теплоизоляционных синтактических пеноматериалов упомянуты в патенте США № 6284809. Такие композиции пеноматериалов имеют теплопроводности менее чем 0,120 ватт/метр·К и демонстрируют приемлемые прочность и плавучесть для подводных применений на глубинах вплоть до приблизительно 10000 футов.

В традиционных синтактических пеноматериалах используют готовые или производимые «пузырьки», такие как микросферы. Некоторые относятся к микросферам в виде микроскопических полых шариков или даже макроскопических полых шариков. Синтактические пеноматериалы могут быть приготовлены путем механического соединения микросфер со смолой с получением композиционного материала. В то время как выдувные и самовспенивающиеся пеноматериалы и пеноматериалы с добавкой поверхностно-активного вещества проявляют довольно случайное распределение газовых раковин с сильно варьированными размерами и формами, пористая структура синтактических пеноматериалов может быть намного лучше регулируема путем тщательного подбора и смешения микросфер со смоляной средой. Синтактические пеноматериалы также могут быть названы как комбинированные пеноматериалы.

В то время как обычные пеноматериалы являются заметно пористыми, синтактические пеноматериалы могут иметь поры столь небольшие, что кажется, что материал является гомогенным твердым материалом. Синтактические пеноматериалы типично используют в глубоководных аппаратах, в упаковках для инструментов, в электронных устройствах задания перемещений, в буях, указывающих позицию подводного кабеля, в муфтах обсадных труб с обратным клапаном для глубоководных буровых работ, в радиочастотных и аэрокосмических применениях и модельщики на заводах. Иными словами, пеноматериалы используют в промышленных применениях в тех случаях, когда важна плавучесть. Синтактические пеноматериалы также могут быть использованы в качестве носителей покрытых или непокрытых химических препаратов, биологических препаратов, нутрицевтиков (пищевые препараты с фармакологическими свойствами), факторов роста, аминокислот, биоактивных веществ и фармацевтически активных веществ для фармацевтических, санитарно-технических, ветеринарных, сельскохозяйственных и медицинских применений.

Некоторые предшествующие патенты в этой области включают патент США № 3856721, относящийся к синтактическому пеноматериалу, изготовленному посредством регулируемого отверждения полимера, который представляет собой гомополимер бутадиена или сополимер бутадиена и стирола или тому подобного, по меньшей мере, 40% которого составляет полимер бутадиена. Вместо стирола может быть использовано метилсодержащее или этилсодержащее производное. Синтактический пеноматериал включает мелкие полые сферы, которые придают прочность пенопродукту, и синтактический пенопродукт имеет очень низкую плотность. Полимерный материал подвергают двухстадийному отверждению. Первая стадия представляет собой систему низкотемпературного отверждения, использующую пероксид метилэтилкетона (MEK) или другие пероксиды, применяемые в отверждениях при более низкой температуре, нафтенат кобальта, нафтенат железа и ацетилацетон (пентандион) или тому подобное; где пероксид, используемый на второй стадии, требует более высокой температуры для активации.

Патент США № 4250136 относится к сэндвичевой структуре из композиционных материалов, скомбинированных и помещенных в пресс-форму, имеющую форму изделия, которое должно быть сформовано. Сэндвичевую структуру композиционного материала составляют из следующих ингредиентов: (1) первый или нижний слой армирующего материала, такого как стекловолокно в плетеной или матированной форме; (2) поверх первого армирующего слоя укладывают первый слой пеноматериала, первоначально упругого и с открытыми порами, содержащего жидкую термореактивную смолу, такую как эпоксидная смола, винилэфирная смола, или тому подобное; (3) поверх первого слоя пеноматериала, содержащего смолу, с открытыми порами укладывают второй слой армирующего материала; (4) поверх второго армирующего слоя помещают подходящее количество неотвержденного синтактического пеноматериала, имеющего тестообразную консистенцию; (5) поверх неотвержденного и аморфного синтактического пеноматериала помещают третий армирующий слой; (6) на третий армирующий слой укладывают второй слой жидкого содержащего смолу с открытыми порами упругого пеноматериала; и (7) на второй слой содержащего смолу пеноматериала укладывают четвертый, или верхний, слой армирующего материала. Сэндвичевую структуру композиционного материала затем помещают в пресс-форму и подвергают подходящим нагреву и сжатию с тем, чтобы неотвержденная сэндвичевая структура приняла внутреннюю форму пресс-формы.

Патент США № 4425441 относится к высокотемпературному и огнестойкому полиимидному вспененному материалу с закрытыми порами и к способам изготовления такого пеноматериала. Диангидрид ароматической тетракарбоновой кислоты подвергают реакции с оксонтином с получением N-замещенного имида, который затем подвергают реакции этерификации с подходящим спиртом. Получающуюся в результате жидкость сушат и сухой остаток измельчают до однородного порошка, имеющего частицы с диаметрами, как правило, в диапазоне 0,5-10 мм. Предпочтительно порошок дополнительно сушат, или до или после конечного измельчения, в умеренном вакууме при умеренной температуре для удаления любого избытка остаточного спирта. Порошок самопроизвольно вспенивается с образованием пеноматериала с закрытыми порами при нагревании до температуры в диапазоне приблизительно 90-150°С в течение подходящего промежутка времени. В том случае, когда порошок вспенивают в закрытой пресс-форме, в результате получается уплотненный вспененный продукт с закрытыми порами. В том случае, когда вспенивают способом без ограничения пространства, в результате получаются «макроскопические полые шарики» с закрытыми порами, имеющие средние диаметры от приблизительно 0,4 мм до 15 мм.

Патент США № 4518717 относится к способам изготовления пеноматериалов низкой плотности на основе модифицированного полиимида/полиимид-амида и к получающимся в результате композициям. N-замещенный алифатический имид получают путем реакционного взаимодействия подходящего ароматического диангидрида с подходящим оксимом. Полиимидобразующее вещество получают путем растворения N-замещенного алифатического имида в этерифицирующем растворителе, затем путем добавления подходящего ароматического диамина. Это вещество сушат до получения порошка. Подходящее гидратированное соединение, которое является стабильным при температуре вплоть до, по меньшей мере, приблизительно 100°С, смешивают с порошком. Затем получают пеноматериал путем нагревания вещества до температуры реакции в течение периода времени, достаточного для получения стабильного пеноматериала. Вещество плавится, затем самопроизвольно вспенивается c образованием пеноматериала, который становится самоподдерживающимся и отверждается до упругого гибкого пеноматериала. Обнаружено, что добавление гидратированного соединения приводит к пеноматериалу с исключительно низкой плотностью. В зависимости от условий нагревания, могут быть получены полиимид, полиимид-амид или их смесь, дающие в результате пеноматериалы, имеющие селективно варьируемые физические свойства.

Патенты США №№ 4161477, 4183838 и 4183839 относятся к некоторым полиимидным композициям, которые являются огнестойкими и полезными в качестве покрытий и адгезивов. Композиции покрытий и адгезивов, описанные в вышеупомянутых патентах, изготавливают прежде всего путем приготовления подходящего бисимида посредством реакционного взаимодействия диангидрида ароматической тетракарбоновой кислоты с циклическим амидом или оксимом.

Однако в производстве синтактических пеноматериалов, которые имеют плотность, сравнимую с плотностью традиционных пеноматериалов, столкнулись с трудностями. Типичные плотности синтактических пеноматериалов варьируются от 0,3 до 0,5 г/см³, в то время как для традиционных пеноматериалов плотность типично варьируется от 0,01 до 0,1 г/см³. Диапазон плотностей синтактических пеноматериалов, как правило, был сужен ограниченной пористостью пеноматериалов. Пористость представляет собой меру общего объема пустот (например, пустоты, наполненные воздухом, заполненные газом, или присутствие компонента низкой плотности) в синтактическом пеноматериале и составляет сумму объема пустот микросфер и объема пустот между микросферами. При использовании современных способов изготовления синтактических пеноматериалов объем пустот, обеспечиваемый микросферами, является большим, чем объем пустот, обеспечиваемый пространством между микросферами. Таким образом, плотность синтактических пеноматериалов была ограничена объемом пустот микросфер. По существу, применение синтактических пеноматериалов было ограничено.

Патенты и публикации, упоминаемые выше и на всем протяжении настоящей заявки, являются включенными во всей полноте путем ссылки и входят в состав настоящей заявки.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Отличительный признак настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить композиционный материал, в котором используют материал, отличный от полых стеклянных или полимерных микросфер, для целей получения синтактического пеноматериала.

Дополнительный отличительный признак настоящего изобретения заключается в обеспечении композиционного материала, такого как синтактический пеноматериал, имеющего низкую теплопроводность и небольшую совокупную плотность.

Дополнительный отличительный признак настоящего изобретения заключается в обеспечении способов применения аэрогелей в полимерных композиционных материалах и еще в достижении желательных свойств, приписываемых аэрогелю, таких как низкая плотность, низкая теплопроводность, низкая электропроводность, низкие диэлектрическая постоянная, и/или амортизация, и/или пропускание света.

Дополнительный отличительный признак настоящего изобретения заключается в обеспечении композиционного материала, такого как синтактический пеноматериал, имеющего более низкие теплопроводности, которые могут быть при равных или больших прочностях на сжатие.

Дополнительные отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения частично будут изложены в описании, которое следует, и частично будут вытекать со всей очевидностью из описания или могут быть выявлены при практическом использовании настоящего изобретения. Цели и другие преимущества настоящего изобретения могут быть реализованы и достигнуты посредством элементов и комбинаций, особым образом отмеченных в описании и в прилагаемых пунктах формулы изобретения.

Для достижения этих и других преимуществ и в соответствии с целями настоящего изобретения, которое осуществлено и подробно описано в этом документе, настоящее изобретение относится к композиционному материалу, содержащему, по меньшей мере, один полимер, керамический материал и/или стекломатериал и, по меньшей мере, один аэрогель. В одном или более вариантах осуществления полимер, керамический материал и/или стекломатериал предпочтительно присутствует в качестве матрицы или непрерывной фазы в композиционном материале. Аэрогель, который, как правило, имеет поры, является, по меньшей мере, частично, если не полностью, покрытым по поверхности, по меньшей мере, одним слоем для предотвращения по существу внедрения полимера, керамического материала и/или стекломатериала внутрь пор. Предпочтительно покрытие на аэрогеле представляет собой тонкий покровный слой, и причем слой, который находится только на внешней поверхности частиц аэрогеля, соответственно закрывая поры, но не проникая во внутренний объем пор аэрогеля. В одном или более вариантах осуществления покрытие предотвращает поступление полимера, керамического материала и/или стекломатериала, а также других веществ во внутренний объем пор аэрогеля. Посредством обеспечения такого покрытия сохраняют свойства аэрогеля, таким образом, позволяя использовать аэрогель в полимерной, керамической и/или стеклянной матрице и получать желаемые свойства, такие как низкая плотность и необходимая теплопроводность.

Альтернативно, если используют гидрофобный аэрогель, тогда для образования композиционного материала может быть использована система на водной основе, где полимер является растворенным, диспергированным, эмульгированным или смешанным, из условия, чтобы полимер минимально внедрялся в объем пор.

Настоящее изобретение также относится к композиционному материалу, содержащему, по меньшей мере, один полимер, керамический материал и/или стекломатериал и, по меньшей мере, один обработанный аэрогель. Аэрогель, который, как правило, имеет поры, является, по меньшей мере, частично, если не полностью, обработанным посредством агента для обработки. Обработанный аэрогель остается пористым. В одном или более вариантах осуществления при введении обработанного аэрогеля в, по меньшей мере, один полимер, керамический материал и/или стекломатериал полимер, керамический материал и/или стекломатериал матрицы по существу не входит в поры обработанного аэрогеля, например, вследствие гидрофобной природы аэрогеля. Обработанный аэрогель обеспечивает возможность распределить, диспергировать или иным образом ввести аэрогель в полимерную, керамическую и/или стеклянную матрицу.

По меньшей мере, в одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к композиционному материалу, содержащему, по меньшей мере, один полимер, керамический материал и/или стекломатериал в качестве матрицы и, по меньшей мере, один аэрогель. Композиционный материал может быть использован в ряде применений. Например, композиционный материал может представлять собой синтактический пеноматериал. Аэрогель может быть обработанным аэрогелем и/или покрытым аэрогелем. Агент для обработки и/или агент для нанесения покрытия могут находиться в водном растворителе или органическом растворителе для того, чтобы обрабатывать агентом для обработки или агентом для нанесения покрытия аэрогель. Полимерная, керамическая и/или стеклянная матрица может находиться в растворителе, который является водным или безводным.

В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к аэрогелю, имеющему поры, где, по меньшей мере, часть упомянутого аэрогеля является, по меньшей мере, частично покрытой слоем для предотвращения по существу внедрения полимера, керамического и/или стекломатериала в поры аэрогеля.

Настоящее изобретение в одном или более вариантах осуществления также относится к способу получения композиционного материала настоящего изобретения путем образования одного или более покрытий на поверхности аэрогеля и затем путем смешения покрытого аэрогеля с, по меньшей мере, одним полимером, керамическим материалом и/или стекломатериалом с получением композиционного материала настоящего изобретения, который может представлять собой синтактический пеноматериал.

Настоящее изобретение, кроме того, относится к способу получения композиционного материала настоящего изобретения путем обрабатывания поверхности аэрогеля одним или более химическими препаратами, такими как поверхностно-активное вещество, или смачивающее вещество, или амфифильное вещество, и затем путем смешения обработанного аэрогеля с, по меньшей мере, одним полимером, керамическим материалом и/или стекломатериалом с получением композиционного материала настоящего изобретения, который может представлять собой синтактический пеноматериал.

Также настоящее изобретение относится к способу получения композиционного материала настоящего изобретения путем обрабатывания поверхности аэрогеля одним или более химическими препаратами, такими как одно или более поверхностно-активное вещество и/или смачивающее вещество, с получением обработанного аэрогеля, и затем путем нанесения покрытия на обработанный аэрогель в один или более слоев с получением покрытого, обработанного аэрогеля, и затем путем смешения покрытого, обработанного аэрогеля, по меньшей мере, с одним полимером, керамическим материалом и/или стекломатериалом с получением композиционного материала настоящего изобретения, который может представлять собой синтактический пеноматериал.

Настоящее изобретение также относится к применениям композиционных материалов настоящего изобретения, включающим изоляционный материал для подводного трубопровода, но не ограниченным этим, и к применениям, описанным выше.

Настоящее изобретение включает следующие варианты осуществления, которые пронумерованы ниже, но не ограничивается этим.

1. Композиционный материал, содержащий, по меньшей мере, один полимер в качестве матрицы и, по меньшей мере, один аэрогель, имеющий поры, где полимер по существу не входит в поры аэрогеля.

2. Композиционный материал варианта осуществления 1, содержащий, по меньшей мере, один полимер в качестве матрицы и, по меньшей мере, один аэрогель, имеющий поры, где, по меньшей мере, часть аэрогеля является, по меньшей мере, частично покрытой слоем для предотвращения по существу внедрения полимера внутрь пор.

3. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 1-2, где, по меньшей мере, часть аэрогеля является обработанной, по меньшей мере, одним агентом для обработки с образованием обработанного аэрогеля, который остается по существу пористым.

4. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 1-3, где композиционный материал представляет собой синтактический пеноматериал.

5. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 1-4, где, по меньшей мере, один полимер представляет собой полиуретан.

6. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 1-5, где, по меньшей мере, один полимер представляет собой эпоксидную смолу.

7. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 1-6, где, по меньшей мере, один полимер представляет собой полипропилен или полиэтилен или оба полимера.

8. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 2-7, где аэрогель имеет поверхность и внутренний объем пор и где покрытие находится на поверхности аэрогеля, таким образом, закрывая поры, но не проникая во внутренний объем пор аэрогеля.

9. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 2-8, где аэрогель имеет внутренний объем пор, а покрытие предотвращает поступление, по меньшей мере, одного полимера во внутренний объем пор аэрогеля.

10. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 2-9, где покрытие на аэрогеле представляет собой полимерное покрытие.

11. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 2-10, где покрытие включает, по меньшей мере, один липофильный полимер.

12. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 2-11, где покрытие включает смачивающее вещество или поверхностно-активное вещество.

13. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 2-12, где покрытие представляет собой воск или неорганический материал, такой как стекломатериал или керамический материал.

14. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 2-13, где покрытие состоит из поверхностного покрытия на аэрогеле.

15. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 2-14, где покрытие закупоривает поры.

16. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 1-15, где полимер представляет собой органический полимер и покрытие представляет собой покрытие из водоразбавляемого полимера.

17. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 2-16, где полимер представляет собой водоразбавляемый полимер и покрытие включает поверхностно-активное вещество или смачивающее вещество.

18. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 1-17, где покрытие проникает не более чем на 10% ниже поверхности аэрогеля, где процент рассчитан исходя из среднего диаметра аэрогеля.

19. Способ получения композиционного материала любого из вариантов осуществления 1-18 или 40-57, включающий нанесение покрытия на аэрогель посредством, по меньшей мере, одного вещества для нанесения покрытия в мельничном сепараторе с получением покрытого аэрогеля, и затем соединение покрытого аэрогеля, по меньшей мере, с одним неотвержденным полимером, и затем отверждение полимера с получением композиционного материала.

20. Способ получения композиционного материала любого из вариантов осуществления 1-19 или 40-57, включающий нанесение покрытия на аэрогель путем нанесения покрытия в виде тонкоизмельченных частиц на аэрогель и нагревание аэрогеля для расплавления тонкоизмельченных частиц с образованием слоя на аэрогеле, и затем соединение покрытого аэрогеля с, по меньшей мере, одним неотвержденным полимером, и затем отверждение полимера с получением композиционного материала.

21. Способ получения композиционного материала любого из вариантов осуществления 1-19 или 40-57, включающий нанесение покрытия на аэрогель посредством раствора на водной основе, содержащего первый реагент, растворенный, или диспергированный, или эмульгированный в водном растворителе, и затем добавление неполярного растворителя, содержащего второй реагент, к аэрогелю, покрытому раствором на водной основе, и затем удаление неполярного растворителя с получением продукта реакции первого и второго реагентов с получением покрытого аэрогеля, и затем соединение покрытого аэрогеля с, по меньшей мере, одним неотвержденным полимером, и затем отверждение полимера с получением композиционного материала.

22. Изолированная трубка, включающая трубу, изолированную посредством синтактического пеноматериала варианата осуществления 4.

23. Изделие, содержащее композиционный материал любого из вариантов осуществления 1-18 или 40-57.

24. Изоляционный материал, включающий композиционный материал любого из вариантов осуществления 1-18 или 40-57.

25. Покрытый аэрогель, содержащий аэрогель, имеющий поры, где аэрогель является, по меньшей мере, частично покрытым посредством, по меньшей мере, одного слоя для предотвращения в значительной степени внедрения полимера внутрь пор.

26. Покрытый аэрогель варианта осуществления 25, где аэрогель имеет покрытую поверхность и внутренний объем пор и где покрытие находится на поверхности аэрогеля, таким образом, закрывая поры, но не проникая во внутренний объем пор аэрогеля.

27. Покрытый аэрогель любого из вариантов осуществления 25-26, где покрытый аэрогель имеет внутренний объем пор и покрытие предотвращает поступление полимера во внутренний объем пор аэрогеля.

28. Покрытый аэрогель любого из вариантов осуществления 25-27, где покрытие на аэрогеле представляет собой полимерное покрытие.

29. Покрытый аэрогель любого из вариантов осуществления 25-28, где покрытие содержит, по меньшей мере, один липофильный полимер.

30. Покрытый аэрогель любого из вариантов осуществления 25-29, где покрытие содержит смачивающее вещество или поверхностно-активное вещество.

31. Покрытый аэрогель любого из вариантов осуществления 25-30, где покрытие представляет собой воск или неорганический материал, такой как стекломатериал или керамический материал.

32. Покрытый аэрогель любого из вариантов осуществления 25-31, где покрытие состоит из поверхностного покрытия на аэрогеле.

33. Покрытый аэрогель любого из вариантов осуществления 25-32, где покрытие закупоривает поры.

34. Покрытый аэрогель любого из вариантов осуществления 25-33, где покрытие представляет собой органический полимер и покрытие представляет собой покрытие из водоразбавляемого полимера.

35. Покрытый аэрогель любого из вариантов осуществления 25-34, где покрытие представляет собой водоразбавляемый полимер и покрытие включает поверхностно-активное вещество или смачивающее вещество.

36. Покрытый аэрогель любого из вариантов осуществления 25-35, где покрытие проникает не более чем на 10% ниже поверхности аэрогеля, где процент рассчитан исходя из среднего диаметра аэрогеля.

37. Покрытый аэрогель любого из вариантов осуществления 25-36, содержащий агент для обработки, присутствующий между покрытием и аэрогелем.

38. Покрытый аэрогель любого из вариантов осуществления 25-37, содержащий, по меньшей мере, два покрытия.

39. Покрытый аэрогель варианта осуществления 38, где первое покрытие в значительной степени предотвращает внедрение полимера внутрь пор и где, по меньшей мере, второе покрытие обеспечивает одно или более функциональные свойства покрытому аэрогелю.

40. Композиционный материал, содержащий, по меньшей мере, один керамический материал в качестве матрицы и, по меньшей мере, один аэрогель, имеющий поры, где керамический материал не входит в значительной степени в поры аэрогеля.

41. Композиционный материал, содержащий, по меньшей мере, один стекломатериал в качестве матрицы и, по меньшей мере, один аэрогель, имеющий поры, где стекломатериал не входит по существу в поры аэрогеля.

42. Композиционный материал, содержащий, по меньшей мере, один неорганический материал в качестве матрицы и, по меньшей мере, один аэрогель, имеющий поры, где неорганический материал не входит по существу в поры аэрогеля.

43. Композиционный материал, содержащий, по меньшей мере, один керамический материал и/или один стекломатериал в качестве матрицы и, по меньшей мере, один аэрогель, имеющий поры, где керамический материал и/или стекломатериал не входят(ит) в значительной степени в поры аэрогеля.

44. Композиционный материал варианта осуществления 43, содержащий, по меньшей мере, один керамический материал и/или один стекломатериал в качестве матрицы и, по меньшей мере, один аэрогель, имеющий поры, где, по меньшей мере, часть аэрогеля является, по меньшей мере, частично покрытой слоем для предотвращения по существу внедрения керамического материала и/или стекломатериала внутрь пор.

45. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 43-44, где, по меньшей мере, часть аэрогеля является обработанной, по меньшей мере, одним агентом для обработки с получением обработанного аэрогеля, который остается в значительной степени пористым.

46. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 43-45, где композиционный материал представляет собой синтактический пеноматериал.

47. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 44-46, где аэрогель имеет поверхность и внутренний объем пор и где покрытие находится на поверхности аэрогеля, таким образом, закрывая поры, но не проникая во внутренний объем пор аэрогеля.

48. Композиционный материал любого из вариантов осуществления 44-47, где аэрогель имеет внутренний объем пор и покрытие предотвращает поступление, по меньшей мере, одного керамического материала и/или одного стекломатер