隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)、節(jié)能降耗政策的不斷推進(jìn)和納米材料戰(zhàn)略的實(shí)施，氣凝膠材料近年來(lái)受到了政府、學(xué)術(shù)界、企業(yè)界和投資界的廣泛關(guān)注。氣凝膠是中國(guó)幾乎與世界同行同步、競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的高科技產(chǎn)品之一。從某種意義上說(shuō)，中國(guó)氣凝膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將對(duì)世界氣凝膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生越來(lái)越大的影響。

目前，中國(guó)大學(xué)和研究所在氣凝膠領(lǐng)域的研究深度和廣度，以及中國(guó)企業(yè)在低成本氣凝膠制造技術(shù)方面的毅力，都處于世界領(lǐng)先地位。也許在未來(lái)，我們將看到一家企業(yè)已經(jīng)成為氣凝膠領(lǐng)域的華為，依靠技術(shù)創(chuàng)新和低成本來(lái)攻擊世界各地的城市。中國(guó)科技優(yōu)秀氣凝膠研發(fā)團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)努力實(shí)現(xiàn)我們的中國(guó)夢(mèng)，以創(chuàng)新努力實(shí)現(xiàn)我們的中國(guó)夢(mèng)！

一. 氣凝膠定義：氣凝膠，又稱干凝膠，是化學(xué)溶液反應(yīng)后形成溶膠，然后凝膠凝膠，去除凝膠中的溶劑，獲得空間網(wǎng)結(jié)構(gòu)充滿氣體，外觀固體密度極低（接近空氣密度）多孔材料。氣凝膠具有超輕、低密度、納米微孔，具有超細(xì)蜂窩孔尺寸和多孔結(jié)構(gòu)，由相互連接的聚合鏈連接而成?？讖揭话愕陀?100 nm，氣凝膠顆粒尺寸通常小于 200nm。它可以由無(wú)機(jī)材料（如二氧化硅、氧化鋁等）、有機(jī)材料（如聚酰亞胺、碳等）或混合材料（如凝膠玻璃等）制成。

二.氣凝膠概述：

氣凝膠是一種新型的納米多孔結(jié)構(gòu)材料，1931年由美國(guó)組成Kistler.S.發(fā)明，因輕若薄霧藍(lán)色泛藍(lán)，又被稱為“藍(lán)煙”、“凍結(jié)的煙”，創(chuàng)下15項(xiàng)吉尼斯紀(jì)錄，在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)等領(lǐng)域顯示許多奇特的性能，被稱為改變世界的神奇材料，列入20世紀(jì)90年代以來(lái)10大熱門科學(xué)技術(shù)之一，是具有巨大應(yīng)用價(jià)值的軍民兩用技術(shù)。

氣凝膠是目前較輕、保溫性能較好的固體材料，被選為世界吉尼斯紀(jì)錄，氣凝膠密度極低、導(dǎo)熱性極低、表面積高、孔隙率高，較初廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事工業(yè)等高端技術(shù)領(lǐng)域，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)和國(guó)家納米材料戰(zhàn)略的實(shí)施，氣凝膠納米材料已逐漸廣泛應(yīng)用于工業(yè)、建筑、汽車、電子等行業(yè)。

氣凝膠分類：

根據(jù)基體的化學(xué)性質(zhì)，氣凝膠可分為 4 類：

無(wú)機(jī)氣凝膠：

1) 氧化物(如二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦)；

2) 氟化物(如氟化鎂、氟化鈣)；

3) 碳化物(如碳化硅、碳化硼)；

4) 氮化物(如氮化硼、氮化鈦)；

5) 混合氧化物(如二氧化鈦-氧化硅、氧化釩-二氧化鈦)。

有機(jī)氣凝膠：

1) 醛系(如間苯二酚-甲醛，三聚氰胺-甲醛……）；

2) 脲類衍生物(如氨基甲酸乙酯氣凝膠)；

3) 聚合物(如聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚雙環(huán)戊二烯)；

4) 碳，包括碳納米管。

混合氣凝膠：

混合氣凝膠含有有機(jī)和無(wú)機(jī)相，主要由二氧化硅氣凝膠改性而成。

如二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）……

復(fù)合氣凝膠：

氣凝膠復(fù)合材料由兩種或兩種以上具有不同化學(xué)和物理性質(zhì)的材料制成；一種材料

形成基體(或連續(xù)相)，其它材料形成分散相。氣凝膠可作為氣凝膠復(fù)合材料的基體，

也可用作分散相。

1) 纖維增強(qiáng)氣凝膠；

2) 其它氣凝膠復(fù)合材料。

四.氣凝膠的隔熱原理：

無(wú)對(duì)流效應(yīng)：氣凝膠納米材料中的孔徑小于70nm,氣孔中的空氣分子失去了自由流動(dòng)的能力，處于真空狀態(tài)，無(wú)法進(jìn)行熱對(duì)流。

無(wú)限遮擋效應(yīng)：氣凝膠的氣孔為納米氣孔，密度極低。氣凝膠中的氣孔趨于無(wú)限，每個(gè)氣孔壁都有遮熱板的作用，產(chǎn)生近乎無(wú)限多遮熱板的效果，較大限度地減少熱輻射。

無(wú)限長(zhǎng)松路徑效應(yīng)：氣凝膠密度極低，比表面大，體積骨架松散，氣凝膠有無(wú)限納米孔，氣凝膠固體材料沿孔壁傳熱，無(wú)限孔壁形成無(wú)限長(zhǎng)松路徑效應(yīng)，使固體熱傳導(dǎo)能力接近較低限度。

與其他傳統(tǒng)保溫材料相比，氣凝膠產(chǎn)品具有導(dǎo)熱性較低、隔熱效果明顯的優(yōu)點(diǎn)。氣凝膠材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化很小。隨著溫度的升高，傳統(tǒng)保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)變化很大，隔熱效果會(huì)變差。

氣凝膠目前的產(chǎn)品形式和應(yīng)用領(lǐng)域

目前，很多人都知道氣凝膠，但更多的人不了解氣凝膠形式的產(chǎn)品及其應(yīng)用領(lǐng)域。今天，中科科友將推廣氣凝膠相關(guān)形式的產(chǎn)品和應(yīng)用。氣凝膠的產(chǎn)品形式主要是保溫氣凝膠氈、板、布、紙、顆粒、粉末和異形件。氣凝膠氈、板、布、紙、異形件均為氣凝膠與相應(yīng)產(chǎn)品形式的纖維復(fù)合產(chǎn)品?；炯夹g(shù)相似，但產(chǎn)品應(yīng)用差異較大。

1.氣凝膠氈是目前產(chǎn)量較大、應(yīng)用較廣泛的氣凝膠產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于航天**、石化、冶金建材、軌道交通、高鐵動(dòng)車、核電船、動(dòng)力電池、管道罐、冰箱冷藏等保溫應(yīng)用領(lǐng)域。

2.氣凝膠布、紙張和異形件主要用于一些特殊需要領(lǐng)域。例如，氣凝膠布主要用于服裝鞋帽領(lǐng)域，氣凝膠紙（薄氈）主要用于熱電池和一些空間小或管徑薄或希望纏繞施工的領(lǐng)域。氣凝膠異形件基本上是軍事應(yīng)用。

3.氣凝膠板：事實(shí)上，氈與板的主要區(qū)別只是硬度的差異。氈具有柔韌性，可卷曲，板具有一定剛度，不易彎曲。板材的主要應(yīng)用是大型設(shè)備保溫和未來(lái)建筑節(jié)能內(nèi)外墻保溫。

4.氣凝膠超薄保溫膜是一種導(dǎo)熱系數(shù)極低的柔性薄膜材料，通過(guò)特殊工藝使氣凝膠薄膜化，解決消費(fèi)品在狹小空間內(nèi)的均熱問(wèn)題，控制和改變熱傳導(dǎo)方向，提高產(chǎn)品性能和使用壽命。適用范圍:適用于智能手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備、柔性電子設(shè)備等狹小空間電子設(shè)備的高效熱管理。

5.氣凝膠顆粒：目前主要采用氣凝膠透明度填充PC板材或中空玻璃總是采光隔熱板。

6.氣凝膠涂料：涂料是傳統(tǒng)保溫材料中非常重要的產(chǎn)品，在許多領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。與傳統(tǒng)涂料相比，氣凝膠涂料具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)和良好的保溫效果。

7.氣凝膠紡織品：由具有納米多孔網(wǎng)結(jié)構(gòu)的氣凝膠粉和透氣性優(yōu)良的無(wú)紡布制成的具有高保溫性能的納米復(fù)合材料，其保溫性能超過(guò)傳統(tǒng)保溫材料，可用于日常保溫領(lǐng)域。該織物不含對(duì)人體有害的物質(zhì)，具有耐洗滌、保溫性能優(yōu)異、塑性強(qiáng)的特點(diǎn)。氣凝膠絕緣棉采用氣凝膠顆粒作為絕緣填料，通過(guò)特殊的紡絲工藝，氣凝膠與聚酯纖維完美結(jié)合。氣凝膠絕緣棉具有超保溫、柔軟、舒適和透氣性。是冬季保溫服裝的理想填充材料，絕緣效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)羽絨和填充棉。