當(dāng)今社會(huì)，節(jié)能、降耗、減排是被提倡的發(fā)展模式。可行的措施中，除了能源的高效轉(zhuǎn)化及可再生能源的合理開發(fā)外，提高能源的利用效率也是節(jié)能的關(guān)鍵，這就是“隔熱材料”開始得到重視的原因。

之所以這樣說，是因?yàn)?/span>隔熱材料可憑借極低的導(dǎo)熱系數(shù)減少熱量在產(chǎn)生、輸送、儲(chǔ)存和使用等過程中的熱量損失，因此被廣泛應(yīng)用于建筑、化工、電子、服裝、航空航天等領(lǐng)域。而在這其中，最典型的代表莫過于二氧化硅氣凝膠了，由于具有低導(dǎo)熱性（<20.0 mW/m·K），介電常數(shù)（<1.7），折射率（<1.1）和高表面積（>1000.0 m2/g）等獨(dú)特性能，在許多方面上能夠發(fā)揮作用。在所提出的所有應(yīng)用中，作為隔熱材料應(yīng)用的潛在候選者無疑是最受人們關(guān)注的方向之一。

二氧化硅氣凝膠的隔熱原理

二氧化硅氣凝膠極低的熱導(dǎo)率主要?dú)w功于其獨(dú)特的納米孔和三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于氣凝膠的孔隙處于納米級(jí)，與聲子的平均自由程相近，當(dāng)熱量經(jīng)過氣凝膠孔隙時(shí)，納米孔將對(duì)聲子產(chǎn)生嚴(yán)重的散射作用，降低聲子的平均自由程，使熱量通過氣固耦合傳熱的效率降低。

同時(shí)，氣凝膠內(nèi)部的孔隙率很高，可達(dá)到90%以上，而納米孔的孔壁就像一個(gè)個(gè)的遮熱板，不斷的對(duì)熱輻射進(jìn)行反射、折射，無窮多的氣孔壁使得輻射傳遞的熱量不斷下降；氣凝膠孔隙尺寸與空氣分子的平均自由程相近，納米孔內(nèi)的氣體分子往往失去自由流動(dòng)的能力，使得氣孔內(nèi)處于真空狀態(tài)，對(duì)流傳熱的效率接近于零。

二氧化硅在隔熱方面的應(yīng)用

二氧化硅氣凝膠是目前隔熱性能最好的固態(tài)材料，因其存在脆性，應(yīng)用上一般會(huì)采取不同摻雜方法改進(jìn)力學(xué)性能。目前相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用已涵蓋科研、工業(yè)、國(guó)防等保溫隔熱場(chǎng)合，尤其是航空航天和航海領(lǐng)域，同時(shí)，還可用于民用和工業(yè)的多種領(lǐng)域，以下是二氧化硅氣凝膠的部分應(yīng)用形式。

1、氣凝膠氈

纖維增強(qiáng)法制備的復(fù)合材料一般稱為氣凝膠氈。目前，二氧化硅氣凝膠氈最主要被應(yīng)用在保溫隔熱建筑方面。相比起市場(chǎng)的巖棉、砌磚、纖維等傳統(tǒng)的墻體保溫材料，氣凝膠氈不僅具有極好的保溫性能，而且其也具有相應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度，能夠滿足墻體保溫的隔熱和強(qiáng)度要求。更有甚者將二氧化硅氣凝膠氈制成夾心結(jié)構(gòu)，使其能夠直接應(yīng)用于外墻體保溫。

2、隔熱玻璃

目前中國(guó)是成為世界第一玻璃幕墻出產(chǎn)和使用大國(guó)，雖然有著出色的采光及美觀優(yōu)勢(shì)，但玻璃幕墻因?yàn)?/span>吸熱和反光的特點(diǎn)，同時(shí)也會(huì)造成建筑能耗過高。但如果在玻璃幕墻加入氣凝膠，可在不影響玻璃原有采光及美觀條件下，增加其建筑物隔熱保溫能力，降低玻璃幕墻建筑物的能耗。Jensen等曾利用多孔硅氣凝膠填充玻璃中間層，發(fā)現(xiàn)隔熱性能確實(shí)得到增強(qiáng)，從而展示了硅氣凝膠窗廣闊的市場(chǎng)前景，有望成為未來節(jié)能減排的一大利器。

2、隔熱涂料/薄膜

目前關(guān)于氣凝膠在涂料/薄膜領(lǐng)域的研究正逐步展開。涂料方面，中南大學(xué)的盧斌等曾將二氧化硅氣凝膠與水性丙烯酸樹脂混合制備玻璃用的隔熱涂料，高淑雅等將二氧化硅氣凝膠與環(huán)氧樹脂混合制備了氣凝膠的復(fù)合材料；薄膜方面，倪星元等曾制得金屬鋁膜與二氧化硅氣凝膠復(fù)合的保溫隔熱薄膜，使其保溫隔熱效果提高了五倍。

總結(jié)

“隔熱”對(duì)提高能量利用效率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗減排的重要性顯然易見，因此研究二氧化硅氣凝膠在隔熱材料中的應(yīng)用，對(duì)于實(shí)現(xiàn)資源和能源的高效利用、節(jié)能降耗減排具有非常重要的意義。它是否還有更多沒有被挖掘出來的潛力呢，就讓我們拭目以待！

資料來源：

二氧化硅氣凝膠的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景，孫達(dá)，周長(zhǎng)靈，陳恒，隋學(xué)葉，劉福田。

二氧化硅氣凝膠及其保溫材料制備和性能研究，包志康。

影響二氧化硅氣凝膠隔熱涂料熱導(dǎo)率的因素，何方，吳菊英，黃渝鴻，程娟，鄭偉。

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