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纳米结构材料气凝胶在建筑领域的应用

气凝胶是一种由纳米量级粒子聚集并以空气为分散介质的新型非晶固态材料。与采用溶剂为分散介质的湿凝胶不同的是，气凝胶是一种以空气取代原有骨架中的溶剂而制得的轻质纳米级多孔材料，它不同于常规溶胶-凝胶法得到的干凝胶，因其半透明的色彩和超轻重量，气凝胶有时也被称为固态烟或冻烟。由于气凝胶的纳米孔超级绝热性能，在建筑节能领域有着广泛和***潜力的应用价值。但应用在建筑领域，其合成应用成本过高，只有降低这些超级材料的生产成本，才能使得这种新型功能材料得到广泛的应用。

SiO2气凝胶材料

气凝胶这种多孔轻质材料，早在70年前就已经被发现，1931年美国加州太平洋大学的Kistler S.采用了超临界干燥的方法从水凝胶中去除水分，得到了份没有收缩的气凝胶材料，在这么多年的发展和演化过程中，气凝材料的许多潜在的优良性能都已被开发出来了，现在我们所说的SiO2气凝胶是一种由纳米SiO2骨架组成的半透明材料，它的孔隙率高达99%，密度为0.05～0.2g/cm3，凝胶尺寸小于50nm ，孔直径小于分子的平均自由程，热导率常温下为0.03～0.05W/m·K。

纳米气凝胶毡适用于哪些方面

纳米气凝胶毡材料的热传导由气态传导、固态传导和热辐射传导决定。由于纳米气凝胶毡材料具有纳米多孔结构,因此常压下气态热导率λg很小,真空下热传导由固态传导和热辐射传导决定。同玻璃态材料相比,纳米多孔材料由于高孔隙限制了稀疏骨架中链的局部激发的传播,使得固态热导率λs仅为非多孔玻璃态材料热导率的1/500左右。Nilsson等检测室温下气凝胶热导率为0.013~0.016W/(m·K),静态空气的热导率为0.024W/(m·K),即使在800℃的高温下其导热系数才为0.043W/(m·K),是目前隔热性能的固态材料。

因为密度极低，目前较轻的纳米气凝胶毡仅有0.16毫克每立方厘米，比空气密度略低，所以也被叫做“***的烟”或“蓝烟”。由于里面的颗粒非常小（纳米量级），所以可见光经过它时散射较小（瑞利散射），就像阳光经过空气一样。因此，它也和天空一样看着发蓝（如果里面没有掺杂其它东西），如果对着光看有点发红。（天空是蓝色的，而傍晚的天空是红色的）。由于纳米气凝胶毡中一般80%以上是空气，所以有非常好的隔热效果，一寸厚的气凝胶相当20至30块普通玻璃的隔热功能。即使把纳米气凝胶毡放在玫瑰与火焰之间，玫瑰也会丝毫无损。

气凝胶的主要功能

气凝胶厂家说到气凝胶主要由两部分功能：一部分是结构，简单地说就是由多孔性质衍生出的功能，比方隔热功能。用火焰隔着气凝胶对一朵花进行加热，花朵几乎没有任何损伤。此外，某些气凝胶还表现出优异的吸附功能，如“碳海绵”。气凝胶能够制造成为保温毡，具有柔软﹑易裁剪﹑密度小、无机防火﹑整体疏水、绿色环保等特性，有望代替玻璃纤维制品、石棉保温毡、硅酸盐纤维制品等不环保、保温功能差的传统柔性保温资料。气凝胶厂家说到现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体，而“碳海绵”的吸收量是250倍左右，***高可达900倍。同时，“碳海绵”具有高弹性，被紧缩80%后仍可***原状。这让人很容易想到用它来处理海上的漏油，将它们撒在海面上，就能把漏油迅速地吸收进来，由于有弹性，吸的油能够被压出来回收使用。有望在管理海上漏油方面发挥重要作用。

气凝胶厂家说到另一部分的功能来源于构成气凝胶骨架的成分处于纳米标准。纳米标准粒子自身具有的某些功能，以气凝胶的形式存在时，往往会得到增强。比方锂电池的电极材料——二氧化锰(MnO2)，当它以气凝胶的形式存在时，锂电池的放电功能得到了大幅度进步。

Al2O3耐高温性气凝胶材料

气凝胶的相关特性

1、隔热特性

气凝胶材料的孔隙率达90%以上，同时气凝胶中的孔尺度处于2-50nm的介孔范围内，这种特殊结构决议了其具有很好的隔热特性，同时气凝胶材料在高温下又能保持其网络结构的完整性，不易发生高温烧结。

2、隔音性

硅气凝胶的低声速特性，使其成为一种抱负的声学推迟或高温隔音材料。该材料的声阻抗可变范围较大(103-107kg/m2·s)，气凝胶绝热材料研发公司说到这是一种较抱负的超声探测器的声阻耦合材料。

3、非线性光学特性

硅气凝胶具有纳米网络点结构，使用化学气相渗透法掺Si及C60后，可以观察到很强的可见光发射，进一步使用硅气凝胶的结构以及C60的非线性光学效应，可进一步研制新式激光防护镜。