較輕的墻體保溫材料——?dú)饽z

1何為氣凝膠？

“氣凝膠”（aerogel）這詞是怎么來的？一般的解釋是：aerogel是個(gè)組合詞，aero表明飛行的，gel乃是疑膠的意味，組合起來的表面意思即是“能夠飛行的疑膠”。隔熱保溫凝膠生產(chǎn)廠家表示，一切物質(zhì)gel，只需經(jīng)特殊工藝干躁去掉內(nèi)部溶劑，也可基本保持其樣子不變，且物質(zhì)高孔隙率、高密度，就能飄浮于空氣中，稱作氣凝膠（aerogel）。

氣凝膠是世界密度至少、直徑為納米量級(jí)的固態(tài)，主要有硅系、碳系、硫系、氫氧化物系、金屬系等。至早由美國(guó)科學(xué)工作者Kistler在1931年制取，近些年才運(yùn)用超臨界技術(shù)小規(guī)模生產(chǎn)。

氣凝膠是一種由膠體粒子或聚合物分子彼此聚結(jié)構(gòu)而成納米多孔網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),并在孔隙中充滿汽態(tài)分散介質(zhì)的一種高分散非晶固體材料。氣凝膠在微觀上有著納米尺度的均勻度,其孔眼率高達(dá)80%-99.8%，孔洞尺寸為1～100nm，比表面達(dá)到200～1000m2/g，密度可達(dá)3～600kg/m3。

氣凝膠是一種三維納米網(wǎng)絡(luò)多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部99.8%全是汽體。隔熱保溫凝膠生產(chǎn)廠家表示，將SiO?氣凝膠放到深色眼前會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色，放到淺色眼前幾乎消失不見，它雖然不像玻璃那樣透明，卻比玻璃更隱型、難以看到。

2氣凝膠特性

1）出.色的墻體保溫性

氣凝膠的傳熱系數(shù)0.012~0.024W/(m·K)，比傳統(tǒng)保溫材料低2~3個(gè)量級(jí)，其隔熱的原理在于勻稱致密的納米孔及多級(jí)分形孔洞微結(jié)構(gòu)能有效阻攔空氣對(duì)流，減少輻射熱和導(dǎo)熱：（1）無對(duì)流效用：氣凝膠氣孔為納米，內(nèi)部氣體喪失自由流動(dòng)水平；（2）無限多遮擋板效用：納米氣孔，氣孔壁無限多，輻射傳熱降到至低；（3）無限長(zhǎng)途徑效用：導(dǎo)熱順著氣孔壁開展，而納米氣孔壁無限長(zhǎng)。

2）同樣的保溫性能，材料耗量至少

SiO?氣凝膠隔熱氈的保溫效果是傳統(tǒng)材料的2-8倍。以管路為例，直徑為150mm管道假如必.須達(dá)到同樣的保溫性能，對(duì)應(yīng)使用的保溫材料膨脹珍珠巖、硅酸鈣、巖棉、氣凝膠氈厚度分別是90mm、76mm、64mm、20mm。

3）堅(jiān)固耐用

氣凝膠使用期限約為傳統(tǒng)保溫材料的4倍左右。傳統(tǒng)保溫材料如巖棉、聚氨酯在長(zhǎng)期使用中易吸濕，吸濕后因?yàn)橹亓ψ饔迷斐杀夭牧媳椴疾粍颍M(jìn)而影響保溫性能和使用期限。氣凝膠憎水率達(dá)99%之上，長(zhǎng)期使用中仍能長(zhǎng)期保持的結(jié)構(gòu)和隔熱效果。

4）強(qiáng)度低、韌性差

氣凝膠存有強(qiáng)度低、韌性差等問題，所以需要根據(jù)加上顆粒、纖維等增強(qiáng)體提升強(qiáng)度韌性，還可通過加上碳黑、陶瓷纖維等遮光劑提升擋住輻射能力。隔熱保溫凝膠生產(chǎn)廠家表示，因而氣凝膠產(chǎn)品通常是由氣凝膠材料與板材復(fù)合制取。依據(jù)產(chǎn)品形態(tài)可分為氣凝膠氈、氣凝膠紙、氣凝膠布、氣凝膠板才、氣凝膠粉末、氣凝膠漿體、氣凝膠涂料等。

4氣凝膠的使用

1）航空航天領(lǐng)域運(yùn)用

和傳統(tǒng)絕熱材料對(duì)比，氣凝膠非常絕熱材料能用更輕的品質(zhì)、較小的容積做到等效的隔熱效果。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的保溫材料應(yīng)用氣凝膠既能起到很好的隔熱功效，又緩解了發(fā)動(dòng)機(jī)重量。

2）工業(yè)保溫領(lǐng)域應(yīng)用

工業(yè)保溫行業(yè)，有些特殊部位和環(huán)境，受凈重、體積和空間的限制，氣凝膠非常絕熱材料可發(fā)揮主.導(dǎo)作用。并且氣凝膠的耐熱防火特點(diǎn)，在化工行業(yè)機(jī)器的保溫上運(yùn)用更適合。

3）建筑領(lǐng)域運(yùn)用

氣凝膠以及復(fù)合材質(zhì)包含氣凝膠氈/板、氣凝膠保溫砂漿、氣凝膠耐力板，氣凝膠隔熱涂料等，能夠起到優(yōu)異的節(jié)能效果。

4）交通領(lǐng)域運(yùn)用

氣凝膠在交通領(lǐng)域主要應(yīng)用在車輛防火隔熱保溫減噪層、大容量電池組防火防水保溫盒，危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸車、液化天然氣運(yùn)輸船等特殊運(yùn)載工具的保溫防火層，高鐵和地鐵車身墻體保溫減噪防火層等。

5）環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用

氣凝膠以其很大的比表面以及特殊納米多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使之具有很好的吸咐特性，是活性炭過濾實(shí)力的6倍，可廣泛應(yīng)用于污水處理、水體凈化和油污吸咐及其VOCs氣體吸附，且低碳環(huán)保。

6）各個(gè)方面運(yùn)用

氣凝膠出.色的隔熱性能，可作為鞋底、休閑鞋、服飾的填充層，在較低條件下開展保溫。高.端化妝品領(lǐng)域、體育用品行業(yè)都將氣凝膠用于產(chǎn)品上。

5結(jié)語

目前氣凝膠以及復(fù)合材料的價(jià)錢偏貴，氣凝膠氈的價(jià)錢貼近200元/m2，在建筑節(jié)能市場(chǎng)滲透率很低。依據(jù)2020年中國(guó)氣凝膠領(lǐng)域15.9億元的產(chǎn)值及建筑建造領(lǐng)域約為7%的需要來測(cè)算，2020年建材材料用氣凝膠的銷售額約在1億左右。通過對(duì)建筑外墻保溫材料的計(jì)算，2020年氣凝膠在建筑保溫材料的占有率僅是0.02%，假定2025年氣凝膠占有率提升到0.12%，那樣到2025年中國(guó)建筑外墻保溫市場(chǎng)對(duì)氣凝膠需求量為13.7萬m3。隨著人們對(duì)氣凝膠的認(rèn)識(shí)，氣凝膠技術(shù)成熟度的提高，它應(yīng)用商店會(huì)越來越大。