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氣凝膠是一類由固體骨架與大量空氣組成的輕質(zhì)多孔材料,被稱為“固體材料中孔隙率較高的一類”。它通常以二氧化硅為主要原料,通過溶膠—凝膠工藝形成濕凝膠,再經(jīng)過干燥處理,去除內(nèi)部液體而只保留固體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而形成外觀輕盈、內(nèi)部孔隙豐富的材料。雖然氣凝膠看上去像固體,但內(nèi)部孔隙率可達(dá)到 80%~99%,因此密度非常低,手感輕、結(jié)構(gòu)均勻。
氣凝膠的主要特點(diǎn)是其熱導(dǎo)率較低,這與內(nèi)部海綿狀微孔結(jié)構(gòu)有關(guān)。材料內(nèi)部的孔隙能夠抑制空氣流動(dòng),從而減少熱量以對(duì)流方式傳播,這也是它在保溫隔熱應(yīng)用中表現(xiàn)穩(wěn)定的原因。由于其材料本身為無機(jī)結(jié)構(gòu)(如二氧化硅氣凝膠),整體耐高溫性能較好,在較高溫度下仍能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,不易分解。
目前氣凝膠材料主要被應(yīng)用于建筑節(jié)能、工業(yè)保溫、石油化工、軌道交通、儲(chǔ)能設(shè)備等領(lǐng)域。比如在管道保溫中,氣凝膠氈能夠在較薄的厚度下提供較好的隔熱性能,有助于減少保溫層占用空間。在建筑外墻等方向,也會(huì)將氣凝膠用于保溫砂漿或保溫板中,使其兼具輕質(zhì)與節(jié)能特點(diǎn)。
除了保溫功能外,氣凝膠還具備一定的吸聲能力,部分材料具有疏水性,可用于潮濕環(huán)境下的隔熱需求。在航空航天領(lǐng)域,氣凝膠因輕質(zhì)與耐高溫等綜合優(yōu)勢,也曾被用于設(shè)備隔熱及科學(xué)探測采樣材料中。
需要注意的是,氣凝膠并不是“萬能材料”。它雖然輕質(zhì),但根據(jù)不同制備方式,部分氣凝膠材料較為脆弱,需要與纖維增強(qiáng)材料結(jié)合才能在工程中長期使用。同時(shí),不同類型的氣凝膠性能差異較大,應(yīng)根據(jù)實(shí)際用途選擇適合的產(chǎn)品,如保溫氈、保溫板、添加型氣凝膠顆粒等。
總體來看,氣凝膠是一種結(jié)構(gòu)輕、熱導(dǎo)率低、適用面廣的多孔無機(jī)材料。它憑借獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu),在節(jié)能、隔熱、工業(yè)裝備保溫等領(lǐng)域有著穩(wěn)定而實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值,是近年來保溫材料行業(yè)較受關(guān)注的一類新型材料。