氣凝膠簡介

    氣凝膠是一種固體物質(zhì)形態(tài)，是世界上密度最小的固體之一。一般常見的氣凝膠為硅氣凝膠，也有碳?xì)饽z存在。目前最輕的硅氣凝膠僅有3毫克每立方厘米，比空氣重三倍，所以也被叫做“凍結(jié)的煙”或“藍(lán)煙”。

氣凝膠的特性：

* 孔隙率很高，可高達(dá)99.8% ；

* 納米級別孔洞(20～100nm)和三維納米骨架顆粒(2～5nm)；

* 高比表面積，可高達(dá)1000m2/g；

* 低密度，可低至0.003g/cm3；

* 氣凝膠獨特的結(jié)構(gòu)決定了其具有極低的熱導(dǎo)率，常溫下可以低至0.013W/(m·K)；

* 強度低，脆性大，由于其比表面積和孔隙率很大，密度很低，導(dǎo)致其強度很低。

我公司的氣凝膠性能：

氣凝膠的應(yīng)用：

利用其特性，氣凝膠得到較廣泛應(yīng)用。例如：氣凝膠中納米大小的氣孔可以像海綿一樣收集各種污染物質(zhì)。英國諾丁漢人鮑勃擁有了一套用氣凝膠隔熱的房子，房子的保溫效果大大改善。登山者穿著有氣凝膠隔熱鞋墊的登山靴登頂珠穆朗瑪峰只感覺腳底太熱。氣凝膠還可用作催化劑載體、超絕熱燃燒載體、在惡劣氣象條件下可以使用的燃燒質(zhì)（類似固體酒精）、與燃料電池技術(shù)結(jié)合、用作光觸媒載體等。

我公司通過特殊的生產(chǎn)工藝，利用氣凝膠優(yōu)異的性能制備了柔性、剛性，高溫應(yīng)用、低溫應(yīng)用等不同系列納米氣凝膠復(fù)合隔熱材料。不同類型材料的詳細(xì)介紹將在接下來的篇幅中一一呈現(xiàn)。

氣凝膠隔熱材料簡介

    納米氣凝膠復(fù)合隔熱材料，是利用氣凝膠優(yōu)秀的隔熱性能，再通過特殊生產(chǎn)工藝復(fù)合而成，是一種導(dǎo)熱系數(shù)極低的無機多孔隔熱材料。

1、獨特的納米結(jié)構(gòu)

    由下圖(10萬倍電鏡照片)可見材料內(nèi)部孔隙均在50-80納米之間，本材料孔隙率高達(dá)90%以上。   氣凝膠材料不同于傳統(tǒng)隔熱材料，相比傳統(tǒng)隔熱材料（玻璃纖維氈，硅酸鋁棉）可以在達(dá)到同樣隔熱效果的前提下降低3至8倍的厚度及重量。                           

氣凝膠隔熱材料具備的性能：

1、優(yōu)越的隔熱性能

 常溫下（25℃）導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到0.015w/m·k。

2、良好的耐溫性能

不同系列的本材料可分別耐受最高600℃-1000℃的高溫，低溫使用范圍接近絕對零度。

 3、獨特的耐火焰燒穿性能

本材料可長時間承受火焰直接灼燒，在遠(yuǎn)超過使用上限溫度的火焰中，本材料會出現(xiàn)隔熱性能退化的趨勢并伴有燒結(jié)現(xiàn)象，但不會出現(xiàn)一般纖維類隔熱材料熔斷穿孔或者多孔礦物板類隔熱材料斷裂破碎的情況。

4、很好的化學(xué)穩(wěn)定性

可長期耐受除氫氟酸、強堿外的大部分酸堿環(huán)境，不分解不變質(zhì)，可長期耐受各種熱輻射（紫外光，紅外光，可見光）及電磁輻射，性能不退化，在常規(guī)使用環(huán)境下具有極長的壽命，毋需更換維護(hù)。

5、在200℃以下長期使用整體疏水

6、低密度

體積密度可按要求設(shè)計在180kg/m3-300kg/m3之間。

7、良好的力學(xué)特性

拉伸機械強度>2Mpa（剛性產(chǎn)品），>0.12Mpa（柔性產(chǎn)品）。并具有一定程度上的彈性，這是板材類常規(guī)高溫隔熱材料所不具有的。本材料可以鉆孔，切割，鉚接而不對本體造成巨大的損傷，用裁紙刀即可以加工。

8、隔音減震

本材料為多孔材料，并具有相當(dāng)好的彈性，是一種優(yōu)秀的隔音減震材料，聲速在本材料中會下降至在空氣中的三分之一。

9、環(huán)保無毒

本材料主要成分為自然界最常見礦物之一—石英，無機材質(zhì)，在高溫下不釋放任何有機物。本產(chǎn)品已通過SGS檢測，不含石棉（全系列），多溴聯(lián)苯（阻燃劑），多溴聯(lián)苯醚，鉛、鎘、汞、鉻。

        氣凝膠材料隔熱原理

一、熱傳導(dǎo)的三途徑

    宏觀上講，熱的本質(zhì)就是大量分子的無規(guī)則運動的外在表現(xiàn)，一個物體越熱，實際上就是指這個物體的分子運動越激烈。這種運動在氣體中就表現(xiàn)為氣體分子的自由運動；在液體中就表現(xiàn)為液體分子的成團(tuán)流動；在固體中就表現(xiàn)為固體分子在一定位置上的振動。歸納起來說，導(dǎo)熱一共有三個途徑，分別是：熱傳導(dǎo)、對流和輻射。熱傳導(dǎo)是由于物體分子的熱振動具有相互影響的特性而產(chǎn)生的，其趨勢是使整個物體熱量處處均勻。對流導(dǎo)熱，是由于熱的氣體或者液體密度較小，在重力作用下冷熱液體相對流動而產(chǎn)生的。輻射導(dǎo)熱，則是一切溫度高于絕對零度的物體都具備的，以電磁波的形式向外導(dǎo)熱的方式。為了達(dá)到良好的隔熱效果，隔熱材料必須對上述三個導(dǎo)熱的途徑加以抑制。

二、材料隔熱原理分析

        Alsion研制的多孔二氧化硅氣凝膠復(fù)合隔熱材料能很好的抑制上述三種熱傳導(dǎo)的途徑。

    固體導(dǎo)熱能力的大小，從隔熱材料的角度來說，僅跟材料本身固有的導(dǎo)熱系數(shù)，以及材料的密度有關(guān)。為了降低材料的密度，一般的隔熱材料均采取制造孔隙的辦法。本公司研制的多孔二氧化硅氣凝膠復(fù)合隔熱材料，在這一點上做到了極致；該材料的孔隙率占到了整體積的90%以上，因而材料密度極低，僅為水的四分之一左右。

    然而，因為大部分隔熱材料均含有大量的孔隙，因此孔隙內(nèi)部所含氣體的對流導(dǎo)熱，成為一個關(guān)鍵導(dǎo)熱途徑。據(jù)研究，對流導(dǎo)熱僅跟氣體性質(zhì)和孔隙大小有關(guān)。不同隔熱材料用不同辦法來降低材料對流導(dǎo)熱。例如，聚氨脂發(fā)泡材料在孔隙中填充了氟利昂氣體，該氣體的導(dǎo)熱率僅有空氣的三分之一，從而獲得了優(yōu)越的隔熱性能。但因其能嚴(yán)重破壞臭氧層曾被二氧化碳等替代，然而二氧化碳等作為填充的聚氨脂材料，又會存在導(dǎo)熱率高的問題。本材料采取了另一個途徑，即減小孔隙直徑的辦法來降低孔隙中空氣的熱導(dǎo)率。經(jīng)過特殊工藝制得的本材料，其中孔隙的平均直徑僅為50-60納米，約為頭發(fā)直徑的千分之一，而空氣分子的平均自由程為70納米左右。在如此之小的空隙中，空氣幾乎無法流動，從而抑制了空氣的對流導(dǎo)熱。

    此外，由于大量微小孔洞的存在，本材料幾乎具有無限多的孔壁，而這些孔壁均可視為輻射的反射面和折射面。一毫米厚度的本材料就含有上萬層的反射面和折射面，很好地阻隔了輻射導(dǎo)熱。同時為了更好抑制材料的輻射導(dǎo)熱，本材料添加了一些納米級的反輻射物質(zhì)，可以很好的反射/吸收熱輻射。因此對于輻射導(dǎo)熱本材料也有很好的抑制作用。