較輕的墻體保溫材料——氣凝膠

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”。隔熱保溫凝膠生產廠家表示，一切物質gel，只需經特殊工藝干躁去掉內部溶劑，也可基本保持其樣子不變，且物質高孔隙率、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、直徑為納米量級的固態，主要有硅系、碳系、硫系、氫氧化物系、金屬系等。至早由美國科學工作者Kistler在1931年制取，近些年才運用超臨界技術小規模生產。

氣凝膠是一種由膠體粒子或聚合物分子彼此聚結構而成納米多孔網絡架構,并在孔隙中充滿汽態分散介質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80%-99.8%，孔洞尺寸為1～100nm，比表面達到200～1000m2/g，密度可達3～600kg/m3。

氣凝膠是一種三維納米網絡多孔結構，內部99.8%全是汽體。隔熱保溫凝膠生產廠家表示，將SiO?氣凝膠放到深色眼前會出現藍色，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0.012~0.024W/(m·K)，比傳統保溫材料低2~3個量級，其隔熱的原理在于勻稱致密的納米孔及多級分形孔洞微結構能有效阻攔空氣對流，減少輻射熱和導熱：（1）無對流效用：氣凝膠氣孔為納米，內部氣體喪失自由流動水平；（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）無限長途徑效用：導熱順著氣孔壁開展，而納米氣孔壁無限長。

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材料的2-8倍。以管路為例，直徑為150mm管道假如必.須達到同樣的保溫性能，對應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）堅固耐用

氣凝膠使用期限約為傳統保溫材料的4倍左右。傳統保溫材料如巖棉、聚氨酯在長期使用中易吸濕，吸濕后因為重力作用造成保溫材料遍布不勻，進而影響保溫性能和使用期限。氣凝膠憎水率達99%之上，長期使用中仍能長期保持的結構和隔熱效果。

4）強度低、韌性差

氣凝膠存有強度低、韌性差等問題，所以需要根據加上顆粒、纖維等增強體提升強度韌性，還可通過加上碳黑、陶瓷纖維等遮光劑提升擋住輻射能力。隔熱保溫凝膠生產廠家表示，因而氣凝膠產品通常是由氣凝膠材料與板材復合制取。依據產品形態可分為氣凝膠氈、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）航空航天領域運用

和傳統絕熱材料對比，氣凝膠非常絕熱材料能用更輕的品質、較小的容積做到等效的隔熱效果。飛機發動機的保溫材料應用氣凝膠既能起到很好的隔熱功效，又緩解了發動機重量。

2）工業保溫領域應用

工業保溫行業，有些特殊部位和環境，受凈重、體積和空間的限制，氣凝膠非常絕熱材料可發揮主.導作用。并且氣凝膠的耐熱防火特點，在化工行業機器的保溫上運用更適合。

3）建筑領域運用

氣凝膠以及復合材質包含氣凝膠氈/板、氣凝膠保溫砂漿、氣凝膠耐力板，氣凝膠隔熱涂料等，能夠起到優異的節能效果。

4）交通領域運用

氣凝膠在交通領域主要應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，危險化學品運輸車、液化天然氣運輸船等特殊運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）環境領域應用

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

6）各個方面運用

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.端化妝品領域、體育用品行業都將氣凝膠用于產品上。

5結語

目前氣凝膠以及復合材料的價錢偏貴，氣凝膠氈的價錢貼近200元/m2，在建筑節能市場滲透率很低。依據2020年中國氣凝膠領域15.9億元的產值及建筑建造領域約為7%的需要來測算，2020年建材材料用氣凝膠的銷售額約在1億左右。通過對建筑外墻保溫材料的計算，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年中國建筑外墻保溫市場對氣凝膠需求量為13.7萬m3。隨著人們對氣凝膠的認識，氣凝膠技術成熟度的提高，它應用商店會越來越大。