中國(guó)粉體網(wǎng)訊 日前，我國(guó)建材行業(yè)首次集中發(fā)布了近年來(lái)具有顛覆性、突破性、原創(chuàng)性成果的最新科技。其中包括水泥氣凝膠“超級(jí)材料”。
隔熱節(jié)能新材料：水泥氣凝膠
在建筑材料中有一種保溫材料叫氣凝膠。氣凝膠是一種以納米粒子或高聚物分子為骨架，具有三維網(wǎng)絡(luò)納米多孔結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)固體材料，具有超低密度（密度最低為0.003g/cm3）、納米級(jí)孔徑（1~100nm）、低熱導(dǎo)率（0.013~0.016W/m·k）和高孔隙率（80%~90%）等優(yōu)良特性，在保溫隔熱和節(jié)能降耗等方面應(yīng)用廣泛。
傳統(tǒng)隔熱材料和氣凝膠隔熱材料性能對(duì)比
作為近年來(lái)化學(xué)領(lǐng)域新興技術(shù)之一，氣凝膠密度低、重量輕、隔熱性能優(yōu)異，但成本高昂，在建材領(lǐng)域一直難以普及。而新型建材——水泥氣凝膠有望破解這個(gè)難題。
水泥氣凝膠的性能特點(diǎn)
作為目前世界上應(yīng)用最廣泛的建筑材料，水泥因其高力學(xué)強(qiáng)度、良好的耐久性和抗高溫能力而被廣泛應(yīng)用在各類(lèi)大型和超大型建筑中，如三峽大壩、港珠澳大橋等。然而，水泥原材料在制備過(guò)程中的兩磨一燒過(guò)程排放了大量的溫室效應(yīng)氣體，水泥行業(yè)的溫室氣體排放量約占全球溫室氣體排放的10%。因此，在保持水泥基材料良好的力學(xué)強(qiáng)度的同時(shí)，集成優(yōu)異的隔熱性能并減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)成為一項(xiàng)重要的挑戰(zhàn)。
2023年2月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部、國(guó)家能源局四部門(mén)曾聯(lián)合發(fā)布了《高耗能行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳改造升級(jí)實(shí)施指南（2022年版）》，指出水泥行業(yè)應(yīng)“推動(dòng)采用氣凝膠等技術(shù)，進(jìn)一步提升燒成系統(tǒng)能源利用效率”。
水泥氣凝膠，正是一種以水泥為主要成分的新型氣凝膠。這種神奇新建材具有眾多優(yōu)良性能。
安全無(wú)毒
作為一種建筑材料，安全無(wú)毒是一個(gè)必要前提。這種水泥氣凝膠性能非常穩(wěn)定，即便長(zhǎng)時(shí)間浸泡在魚(yú)缸里，也不會(huì)向水中釋放任何有毒物質(zhì)，對(duì)魚(yú)兒的健康沒(méi)有任何影響。
力學(xué)性能
東南大學(xué)曾做過(guò)實(shí)驗(yàn)，表示水泥氣凝膠在應(yīng)變較大時(shí)，樣品微觀形貌并沒(méi)有明顯的開(kāi)裂或破壞，保持了基本的層狀結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)了較高的延性，并且具有明顯的負(fù)泊松比現(xiàn)象，抗壓強(qiáng)度高。
水泥氣凝膠雖然輕但強(qiáng)度和韌性好。一個(gè)半斤重的鋼球從50厘米的高處做自由落體，可以看到鐵球穩(wěn)穩(wěn)地落在上面，甚至沒(méi)有發(fā)生反彈跳躍。一個(gè)140斤左右的成年人站在上面，它也依舊穩(wěn)固，幾乎沒(méi)有發(fā)生形變。
疏水性能
水泥氣凝膠有著非常優(yōu)異的疏水性能，不管是水、咖啡或是其他液體，滴在表面，水珠就像在荷葉上一樣跳躍滾動(dòng)，不會(huì)附著染色。哪怕是強(qiáng)酸、強(qiáng)堿也不會(huì)對(duì)它造成腐蝕。
隔熱性能
由于高孔隙率和均勻的層狀結(jié)構(gòu)，水泥氣凝膠具有良好的隔熱性能，其導(dǎo)熱率低至0.020W/(m·K)。記者用1200多度的噴射火焰對(duì)著它噴上十幾秒，手貼在1.5厘米的氣凝膠薄板后面，幾乎感覺(jué)不到溫度的變化。如果我們的房屋采用這種材料作為保溫層，就可以減少熱傳導(dǎo)，把空調(diào)或暖氣的能耗降低一半左右。
吸聲性能
水泥氣凝膠的三維層狀結(jié)構(gòu)具有易于控制結(jié)構(gòu)孔隙率和曲折度的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)良好的隔聲效果。
應(yīng)用前景
新型高效的氣凝膠隔熱材料是目前最優(yōu)的節(jié)能隔熱新材料，是助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的節(jié)能降耗新材料。
水泥氣凝膠不僅性能優(yōu)越，解決了傳統(tǒng)建筑材料高力學(xué)性能和高隔熱性的矛盾，而且成本低。東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)佘偉表示：這種氣凝膠它的主要成分是價(jià)格低廉的水泥，所以它的成本只有常規(guī)氣凝膠的二十分之一，未來(lái)它在建材領(lǐng)域?qū)?huì)有著非常廣闊的應(yīng)用前景。
信息來(lái)源：央視新聞、東南大學(xué)學(xué)報(bào)、材料研究。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）
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