中國粉體網(wǎng)7月3日訊  SiO2氣凝膠與孔洞結(jié)構(gòu)在微米級和毫米級的多孔材料不同, 其纖細(xì)的納米結(jié)構(gòu)使得材料的熱導(dǎo)率極低, 具有極大的比表面積, 對光、 聲的散射均比傳統(tǒng)的多孔性材料小得多。 SiO2氣凝膠的熱量傳遞通過固體熱傳導(dǎo)、 氣體熱傳導(dǎo)和輻射熱傳導(dǎo) 3 種方式共同完成。 SiO2氣凝膠的孔隙和纖維的納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彎曲路徑分別阻止了空氣的氣態(tài)熱傳導(dǎo)和凝膠骨架的固態(tài)熱傳導(dǎo), 通過摻雜紅外吸收劑還可以阻隔熱輻射。這 3 方面共同作用, 幾乎阻斷了熱傳遞的所有途徑, 使 S i O2氣凝膠起到很好的絕熱效果。 SiO2氣凝膠的導(dǎo)熱系數(shù)在 0 . 013 W / ( m  K )以下, 遠(yuǎn)低于常溫下靜態(tài)空氣的導(dǎo)熱系數(shù)[ 0 . 0 25 W / ( m  K ) ] , 且具有密度低、 防水阻燃、 綠色環(huán)保、 防酸堿耐腐蝕、不易老化、使用壽命長等特點。二氧化硅氣凝膠的主要成分為 S i O2, 不含對人體有害的物質(zhì), 所得的產(chǎn)品無放射性, 與傳統(tǒng)隔熱材料相比更具優(yōu)越性。此外, SiO2氣凝膠有較高的聲阻抗性, 吸附能力超過了傳統(tǒng)的活性炭吸附材料, 產(chǎn)品具有很高的附加值, 因此被稱為超級隔熱材料。

    但是, SiO2氣凝膠獨特的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、 高孔隙率和低密度等特點也導(dǎo)致了其本身質(zhì)地脆弱, 并且在溫度較高的環(huán)境中, 半透明的 SiO2氣凝膠材料很難阻抗輻射熱導(dǎo)率的影響, 因此在很多領(lǐng)域中, SiO2氣凝膠較難作為隔熱材料單獨使用, 需要對其進(jìn)行摻雜改性處理或者與其他隔熱材料復(fù)合使用才能達(dá)到理想的使用效果。

    傳統(tǒng)氣凝膠的制備需要昂貴的原料和超臨界干燥設(shè)備, 生產(chǎn)成本極高, 這是阻礙氣凝膠商業(yè)生產(chǎn)的主要原因。最新發(fā)展的氣凝膠制造方法已改用低成本原料如水玻璃, 而且無須進(jìn)行超臨界干燥, 生產(chǎn)成本大幅下降, 將促使更多的氣凝膠商業(yè)應(yīng)用。如何獲得在較低的密度下兼有良好強度和熱導(dǎo)率的氣凝膠復(fù)合材料是今后研究的問題之一。

    相比于其他類型的功能材料, SiO2氣凝膠隔熱材料具有顯著的優(yōu)越性, 在民用、 化工、 建筑、 航天、醫(yī)藥等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。特別是在航天領(lǐng)域, SiO2氣凝膠隔熱材料作為超級隔熱材料, 解決了航天技術(shù)上一系列難題, 對航天技術(shù)的發(fā)展具有重大的意義。