在去年，粉體圈曾就空心微球在潛水艇中的應用寫了一篇文章，由于空心微球特有的空心結構、較大的比表面積、較小的密度等，因此能夠賦予潛水艇強大的浮力。（文章：我國自主創新“空心玻璃微珠”托起“深海勇士”號載人潛水器）

雖然空心微球在隔熱方面應用的討論聲不大，但效果卻一點都不含糊：05年，曾有研究人員以納米填料改性環氧樹脂為基體，空心微珠和有機纖維為隔熱填料，采用濕法纏繞工藝制備了納米隔熱材料，實驗證明其性能優異。

良好的效果，主要是由于空心微球殼內的空氣等是熱的不良導體、殼內富含的細小的微孔能有效吸收聲波，因此其阻燃和隔熱性能明顯優于實心材料，尤其是穩定的陶瓷材料。接下來，本文便來了解一下陶瓷空心微球在隔熱領域中的表現。

陶瓷微球的結構示意圖

一、隔熱原理

1、控制氣體傳導及對流傳熱

陶瓷微球可以用于限制在涂層中一些氣體分子的運動空間，從而阻止對流及氣體傳導兩種傳熱。根據傳熱理論，密閉氣孔孔徑越小，氣體的對流及傳導就越小，當密閉氣孔的孔徑與氣體分子的平均自由程相當時，氣孔內的空氣分子則失去了自由流動的能力，而是相對地附著在氣孔壁上，這時材料處于近似于真空狀態，氣體的對流及傳導傳熱基本上會被阻止。

陶瓷空心微球的SEM圖

2、紅外遮蔽及散射

①在高真空度條件下，輻射傳熱是熱量傳遞的主要形式。當殼體內真空度達到1×10^-2-1×10^-3pa時，若真空隔熱保溫殼體內填充有粉末狀片狀填料，則系統的隔熱保溫能力可增加幾倍，這是因為在真空隔熱保溫殼體內填充粉末片狀填料可以減少（或消除）輻射熱傳遞。

②微球內外壁面的輻射反射率很高，可以起到對紅外熱輻射進行吸收、散射的作用，增大了陶瓷絕熱防腐涂層兩表面的溫度差，也就是增大了陶瓷絕熱防腐涂層的傳熱熱阻，從而降低了其導熱系數。

二、應用狀況

在建筑能耗占社會總能源消耗的比例約30%~40%的情況下，可以有效地降低建筑物表面和室內溫度的建筑保溫隔熱涂料，是實現建筑節能的重要手段之一。而陶瓷微球在隔熱領域中，主要便是作為功能填料應用于熱障涂層中，是實現節能目標的重要因素之一。

上市產品方面，國外一些企業近年來也相繼推出過一些隔熱涂料產品，如維納公司推出的德國盾牌環保型陶瓷熱涂料，這種涂料主要由極小的真空陶瓷微球和環保型乳液組成，具有較強的附著力，而且施涂0.3mm便能達到較好的隔熱效果。

另外，國內對陶瓷微球的應用研究也是持續進行中。根據陳榮華等的研究對比，當采用空心玻璃微球、紅外陶瓷粉、有機聚合物乳液和硅溶膠制備新型有機/無機反射型隔熱涂料時，通過研究顏填料及添加量對涂膜隔熱性能的影響，發現在空心玻璃微球、堇青石和陶瓷微球3種功能性填料中，陶瓷微球所配制成的涂料的反射率最高，最適合用于反射隔熱涂料中。

資料來源：

1.陶瓷微球填充型熱障涂層的隔熱分析與優化，吳正華。

2.環保型水性建筑保溫隔熱涂料的研究，向波。

3.新型有機/無機反射型隔熱建筑涂料的研制，陳榮華，向波，瞿金清。

粉體圈 編輯：小榆