氣凝膠市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告

一、概述

二氧化硅氣凝膠是一種合成的無(wú)定形硅膠，與結(jié)晶硅膠顯著不同。硅膠分子由一個(gè)硅原子和兩個(gè)氧原子

構(gòu)成。如下列圖所示，硅膠有兩種根本形式：無(wú)定形硅膠和結(jié)晶硅膠。如果硅膠分子排列整齊并且形成

可重復(fù)樣式，那么為結(jié)晶硅膠。如果硅膠分子排列不整齊，那么為無(wú)定形硅膠。

兩種不同氣凝膠產(chǎn)品的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像顯示，氣凝膠存在無(wú)定形特性。粉末X光衍射沒(méi)有

發(fā)現(xiàn)可測(cè)量的結(jié)晶成分。在超過(guò)1200C［顯著高于氣凝膠材料的最高使用溫度)時(shí)，氣凝膠會(huì)轉(zhuǎn)換為結(jié)

晶相。

二氧化硅氣凝膠又被稱(chēng)作“藍(lán)煙”、“固體煙”，是目前的最輕的固體材料，也是迄今為止保溫性能最好的

材料。因其具有納米多孔結(jié)構(gòu)(l~100nm)、低密度(3~250kg/m3)、低介電常數(shù)(LL2.5〕、低導(dǎo)熱

系數(shù)(O.O13~O.O25W/(m-k))、而孔隙率(80~99.8%)、高比外表積(500~1000m2/g)等特點(diǎn)，在力學(xué)、

聲學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等諸方面顯示出獨(dú)特性質(zhì)，在航天、軍事、石油、化工、礦產(chǎn)、通訊、醫(yī)用、建材、

電子、冶金等眾多領(lǐng)域有著廣泛而巨大的應(yīng)用價(jià)值，被稱(chēng)為“改變世界的神奇材料”。

氣凝膠于1931年在美國(guó)創(chuàng)造。目前氣凝膠全球重點(diǎn)開(kāi)展區(qū)域主要集中在美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)，

其中，依托強(qiáng)大的技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)力和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)力度，美國(guó)的應(yīng)用領(lǐng)域尤為突出和領(lǐng)先。在

高性能氣凝膠應(yīng)用方面，美國(guó)已經(jīng)成功應(yīng)用于航空航天、新能源、建筑以及高級(jí)體育用品

等方面。我國(guó)在氣凝膠研究和開(kāi)發(fā)方面尚屬早期階段，主要集中在附加值較高的航空航天、醫(yī)藥等方面，

眾多領(lǐng)域仍屬空白。目前國(guó)際上關(guān)于氣凝膠材料的研究工作主要集中在德國(guó)的維爾茨堡大學(xué)、BASF公司、

美國(guó)的勞倫茲?利物莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，法國(guó)的蒙彼利埃材料研究中心，口本高能物

理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，美國(guó)阿斯彭氣凝膠技術(shù)等。國(guó)內(nèi)主要集中在同濟(jì)大學(xué)波爾固體物理實(shí)驗(yàn)室、浙江省紹興

市納諾高科股份、廣東埃力生高新科技、上海美橋科材料科技等。

二、根本特性

1、熱學(xué)特性及其應(yīng)用

熱學(xué)特性

行凝膠的納米多孔結(jié)構(gòu)使它具有極佳的絕熱性能，其熱導(dǎo)率甚至比空氣還要低，空氣在常溫真空狀態(tài)/

的熱導(dǎo)率為0.026W/(m?k),而氣凝膠在常溫常壓下的熱導(dǎo)率一般小于0.020W/(m?k),在抽真空的狀態(tài)

下，熱導(dǎo)率可低至0.004W/(m?k)o

氣凝膠之所以具有如此良好的絕熱特性與它的高孔隙率有關(guān)。熱量的傳導(dǎo)主要通過(guò)三種途徑來(lái)進(jìn)行，氣

體傳導(dǎo)，固體傳導(dǎo)，輻射傳導(dǎo)。在這三種方式中，通過(guò)氣體傳導(dǎo)的熱量是很小的，因此大局部氣體都具

有非常低的熱導(dǎo)率。常用的絕熱材料都是多孔結(jié)構(gòu)，其正是利用了空氣占據(jù)了固體材料的一局部體積，

從而降低了材料整體的熱導(dǎo)率。氣凝膠的孔隙率比普通絕熱材料要大得多，其95%以上都是由空氣構(gòu)成,

決定了其將具有與空氣一樣低的熱導(dǎo)率。而且氣凝膠中包含大量孔徑小于70nm的孔，70nm是空氣中主

要成分氮?dú)夂脱鯕獾淖杂沙?氣體分子兩次碰撞之間的時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程的統(tǒng)計(jì)平均值)，因此意味著

空氣在氣凝膠中將無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)流，使得氣態(tài)熱導(dǎo)率進(jìn)?步降低。氣凝膠中含量極少的固體骨架也是由納

米顆粒組成，其接觸面積非常小，使得氣凝膠同樣具有極小的固態(tài)熱導(dǎo)率。氣凝膠的熱輻射傳導(dǎo)主要為

發(fā)生在3-5um區(qū)域內(nèi)的紅外熱輻射，其在常溫下能夠有效的阻擋紅外熱輻射，但隨著溫度的升高，紅外

熱輻射透過(guò)性增強(qiáng)。為了進(jìn)一步降低高溫紅外熱輻射，通常向氣凝膠中參加遮光劑，如碳黑、二氧化鈦

等，遮光劑的使用能夠大大降低高溫下的紅外熱輻射。

應(yīng)用

SiO2氣凝膠作為一種納米孔超級(jí)絕熱材料，除具有極低的熱導(dǎo)率之外還具有超輕質(zhì)以及高熱穩(wěn)定性的特

性，它在工業(yè)、民用、建筑、航天及軍事等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用。

傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域

如石化行業(yè)、化工行業(yè)、冶金行業(yè)等等，管道、爐窯及其它熱工設(shè)備普遍存在，用氣凝膠隔熱材料替代

傳統(tǒng)的保溫材料，節(jié)能效果明顯。

太陽(yáng)能利用

具有高度透光率及低熱導(dǎo)率的氣凝膠對(duì)入射光幾乎沒(méi)有反射損失，能有效地透過(guò)太陽(yáng)光，因比氣凝膠特

別適合于用作太陽(yáng)能集熱器及其它集熱裝置的保溫隔熱材料，當(dāng)太陽(yáng)光透過(guò)氣凝膠進(jìn)入集熱器內(nèi)部，內(nèi)

部系統(tǒng)將太陽(yáng)光的光能轉(zhuǎn)化為熱能，氣凝膠又能有效阻止熱量流失。

節(jié)能建筑

山于氣凝膠既具有絕熱特性，又具有吸聲特性，且具有透光性，因此可以將氣凝膠夾在雙層玻璃之間制

成夾芯玻璃，其絕熱效果比普通的雙層玻璃高幾倍，且具有降噪效果。將這種玻璃用于房屋的窗戶(hù)，可

以大大降低熱量流失，有明顯的節(jié)約能源的作用，以氣凝膠為夾層的窗玻璃的熱損失率比目前最好的窗

系（氫氣充填并用低發(fā)射率的錮氧化物或銀作涂層）還要減少三分之二。如果將氣凝膠玻璃用于高層建

筑取代一般幕墻玻璃，將大大減輕建筑物自重，并能起到防火作用。

航空航天

與傳統(tǒng)隔熱材料相比，SiO2氣凝膠隔熱材料可以用更輕的質(zhì)量、更小的體積到達(dá)更好的隔熱效果，這一

特點(diǎn)在航空、航天應(yīng)用領(lǐng)域具有極大的優(yōu)勢(shì).

色凝膠可以作為飛機(jī)上使用的隔熱消音材料。據(jù)報(bào)道，航天飛機(jī)及宇宙飛船在重返大氣層時(shí)要經(jīng)歷數(shù)千

攝氏度的白熾高溫，保護(hù)其平安重回地球的絕熱材料正是SIO2氣凝膠。美國(guó)NASA在“火星流浪者”的設(shè)計(jì)

中，使用了SiO2氣凝膠作為保溫層，用來(lái)抵擋火星夜晚的超低溫。

軍事領(lǐng)域

SiO2氣凝膠可作為飛機(jī)機(jī)艙的隔熱層材料?？梢宰鳛楹藵撏?、蒸汽動(dòng)力導(dǎo)彈驅(qū)逐艦的核反響堆、蒸發(fā)器、

鍋爐以及復(fù)雜的高溫蒸汽管路系統(tǒng)的高效隔熱材料，可以增強(qiáng)隔熱效果，降低艙內(nèi)溫度，同時(shí)有效降低隔

熱材料的用量，增大艙內(nèi)的使用空間，有效改善各種工作環(huán)境。

家電

用塊狀、顆粒狀或粉末狀的氣凝膠取代氟里昂發(fā)制的聚氨酯泡沫作為冰箱等低溫系統(tǒng)的隔熱材料，可以

防止氟里昂氣體泄漏破壞大氣臭氧層，從而保護(hù)人類(lèi)的生存環(huán)境。

服裝

將氣凝膠作為冬季保暖服裝的襯料可以使服裝既輕質(zhì)又保暖。

2、聲學(xué)特性及其應(yīng)用

聲學(xué)特性

吸聲材料要求材料內(nèi)部充滿(mǎn)孔隙，并且孔隙是互相連通且與外表相通的。當(dāng)聲波入射到材料外表時(shí)，一

局部在材料外表被反射，另一局部那么透入到材料內(nèi)部向前傳播。聲波在傳播過(guò)程中，其產(chǎn)生的振動(dòng)引

起小孔或間隙內(nèi)的空氣運(yùn)動(dòng)，造成和孔壁的摩擦，緊靠孔壁和纖維外表的空氣受孔壁的影響不易流動(dòng)，

由于摩擦和粘滯力的作用，使柱當(dāng)一局部聲能轉(zhuǎn)化為熱能。

氣凝膠內(nèi)部充滿(mǎn)了兩端開(kāi)放并與外表相通的納米孔，其高達(dá)1000m2/g的比外表積說(shuō)明了其中包含孔的數(shù)

量之多，因此聲音在其中傳播時(shí)，聲能將被其大量存在的孔壁大大消耗，這使得氣凝膠具有比普通多孔

材料高數(shù)十倍的吸聲效果。另外氣凝膠熱穩(wěn)定性非常好，耐腐蝕、，且經(jīng)過(guò)外表處理的氣凝膠疏水，這使

其在極端高溫及惡劣腐蝕環(huán)境下仍具有良好的吸聲性能。目前使用的普通吸聲材料如玻璃棉、礦物棉、

巖棉等，吸聲效率不高，且性能不穩(wěn)定。氣凝膠作為一種新型吸聲材料，不但吸聲效果更好，且超輕質(zhì)，

無(wú)污染，它的用途將非常廣泛，尤其在航空航天方面由于其輕質(zhì)的特點(diǎn)，將成為吸聲材料的首選。此外,

還可將氣凝膠材料用做建筑的吸聲材料，有優(yōu)良的隔音效果。

應(yīng)用

由于氣凝膠的密度可以通過(guò)改變制備條件對(duì)其進(jìn)行控制,因此使得聲阻亦可調(diào)。這一特性使得氣凝膠可

作為聲阻耦合材料，如作為壓電陶瓷與空氣的聲阻耦合材料。壓電陶瓷具有極高的聲阻，空氣那么具有

極低的聲阻，阻抗在二者之間某個(gè)值的材料能夠匹配聲學(xué)阻抗,用SiO2氣凝膠耦合高聲阻的壓電陶瓷和

低聲阻的空氣，Krauss等報(bào)道這一耦合結(jié)果使聲強(qiáng)提高43.5dB。

水聲反聲材料是指聲波由水中入射到材料層上能無(wú)損耗地全部反射出去的材料。在潛艇上構(gòu)成聲納設(shè)備

聲學(xué)系統(tǒng)的材料中，水聲反聲材料是非常重要的，它可以使聲納單方向工作，消除非探測(cè)方向來(lái)的假目

標(biāo)信號(hào)的干擾，同時(shí)隔離裝備體自身噪聲，提高聲納的信噪比和增益。特性阻抗與水的特性阻抗嚴(yán)重失

配的材料可用作水聲反聲材料。常壓下空氣的密度和聲速都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水的密度和聲速，空氣的特性阻抗

將比水小得多，與水阻抗失配嚴(yán)重，因此含有大量空氣的材料可作為常壓水中的反聲材料氣凝膠高孔

隙率且超輕質(zhì)的特點(diǎn)使其成為最正確的水聲反聲材料，既具有良好的水聲反聲效果，又不增加潛艇的重

量。

3、催化特性及其應(yīng)用

催化特性

超微粒子特定的外表結(jié)構(gòu)有利于活性組分的分散，從而可以對(duì)許多催化過(guò)程產(chǎn)生顯著的影響。氣凝膠是?

種由納米粒子組成的固體材料，具有小粒徑、高比外表積和低密度等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使氣凝膠催化劑的

活性和選擇性均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)催化劑，而且活性組分可以非常均勻地分散于載體中，同時(shí)它還具有優(yōu)良

的熱穩(wěn)定性，可以有效的減少副反響發(fā)生。因此氣凝膠作為催化劑，其活性、選擇性和壽命都可以得到

大幅度地提高，具有非常良好的催化特性。

應(yīng)用

1938年，Kearby等發(fā)現(xiàn)在醉向胺的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，CrzCh—AI2O3復(fù)合氧化物氣凝膠是一種性能良好的催化

劑。1974年，Gardes等制備了NQ/AI2O3氣凝膠催化劑并把它應(yīng)用于乙苯脫乙基制苯，具有非常良好的效

果。初期氣凝膠催化劑主要用于一些有工業(yè)應(yīng)用背景的有機(jī)反響，如乙酸轉(zhuǎn)化為丙酮、丙酸轉(zhuǎn)化為二乙

基丙酮等反響，近年來(lái)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了氣凝膠更多的催化特性。

4、吸附特性及應(yīng)用

由于氣凝膠由納米顆粒骨架構(gòu)成，具有高通透性的三維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，擁有很高的比外表積1600?1200

mz/g)和孔隙率［高達(dá)90%以上)，且孔洞又與外界相通，因此它具有非常良好的吸附特性，在氣體過(guò)

濾器、吸附介質(zhì)方面有著很大的應(yīng)用價(jià)值。

比照疏水SiO2氣凝膠、活性炭纖維以及活性炭顆粒對(duì)吸附介質(zhì)為苯、甲苯、四氯化碳、乙醛

的吸附性能測(cè)試結(jié)果，比較發(fā)現(xiàn)，SQ氣凝膠的吸附性能較活性炭纖維(ACF)和活性炭顆粒

(GAC)更為優(yōu)越。而且通過(guò)改性制備出的疏水SiO2氣凝膠，可以防止親水型活性炭在潮濕環(huán)

境下吸附性能大幅降低。同時(shí)假設(shè)將SQ氣凝膠進(jìn)行第一次吸附脫附后，再次進(jìn)行吸附研究,

SiOz氣凝膠可方便地經(jīng)由熱氣流脫附，再吸附容量根本不變，這就為循環(huán)利用創(chuàng)造了有利的

條件。

5、光學(xué)特性及應(yīng)用

純潔的SiO2氣凝膠是透明無(wú)色的，它的折射率(1.006-1.06)非常接近于空氣的折射率，這意味著SiO2

氣凝膠對(duì)入射光幾乎沒(méi)有反射損失，能有效地透過(guò)太陽(yáng)光。因此，SiO2氣凝膠能夠被用來(lái)制作絕熱降噪

玻璃。利用不同密度的寫(xiě)02氣凝狡膜對(duì)不同波長(zhǎng)的光制備光耦合材料，可以得到高級(jí)的光增透膜。

當(dāng)通過(guò)控制制備條件獲得不同密度的SiO2氣凝膠時(shí)，它的折射率可在范圍內(nèi)變化，因此SiO2氣凝膠可作

為切侖科夫探測(cè)器中的介質(zhì)材料，用來(lái)探測(cè)高能粒子的質(zhì)量和能量。

6、電學(xué)特性及應(yīng)用

與凝膠具有低介電常數(shù)，而旦可通過(guò)改變其密度調(diào)節(jié)介電常數(shù)值。隨著微電子工業(yè)的迅速開(kāi)

展，對(duì)集成電路運(yùn)算速度的要求越來(lái)越高。?般而言，所用襯底材料的介電常數(shù)越低，那么運(yùn)算速度越

快?，F(xiàn)在集成電路所用的襯底材料為AI2O3,其介電常數(shù)為10,目前的趨勢(shì)是使用聚酰亞胺或其它高聚物

介電材料替代AI2O3,然而，而聚物的熱膨脹系數(shù)較高，容易引起應(yīng)力以及變形。氣凝膠具有一些更優(yōu)越

的特性，其介電常數(shù)值很低且可以調(diào)節(jié)，其熱膨脹系數(shù)與硅材料相近因此應(yīng)力很小，而且相對(duì)聚酰亞胺

它有良好的高溫穩(wěn)定性。因此如將集成電路所用的襯底材料改成氣凝膠薄膜，其運(yùn)算速度可提高3倍。

三、制備工藝

目前SiO2氣凝膠的制備由兩個(gè)過(guò)程構(gòu)成：溶膠一凝膠過(guò)程和醉凝膠的枯燥工藝。

以正硅酸乙酯為原料超臨界法制備二氧化硅氣凝膠制備流程:

無(wú)水乙醇正硅酸乙酯去離子水

1、嘀膿凝做工藝

S前溶膠或膠工藝常使用的前驅(qū)體5湖最多的是TMOS（"酸用酯）、水玻璃和TEOS（正硅

酸乙酯）。由于TMOS有毒和水玻璃制同出的Si02氣凝膠純那墟通理中使用及多的是TEOS。

溶膠凝膠工藝是向先驅(qū)體參叫適量點(diǎn)和催g劑，發(fā)生水解正聚反響’：

Si（0R*+4H20fSi（0H）州OR（濕雕膠

nSi（OH）.一（SiOjn+2nH?0

生成以三Si-O-Si三為主體的聚合物，再經(jīng)過(guò)老化階段后，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠。在凝膠形

成的過(guò)程中，局部水解的有機(jī)港發(fā)響，縮聚的硅氧鏈上未水解的基團(tuán)可繼續(xù)水解。

通過(guò)調(diào)節(jié)反響溶液的酸堿度，控由：一縮聚過(guò)程中水解反響和縮聚反響的相對(duì)速率，可控

制得到凝膠的結(jié)構(gòu)。在酸性條件下］pH=2?5），水解速率較快，體系中存在大量硅酸單體,

有利于成核反響，因而形成較多的模,但尺寸都較小，最終將形成弱交聯(lián)度、低密度網(wǎng)絡(luò)的

凝膠；在堿|性條件下，縮聚反響速,較快，硅酸單體一經(jīng)生成即迅速縮聚,因而體系中單體

濃度相對(duì)，小氐，不利于成核反響，而利于核的長(zhǎng)大及交聯(lián)，易加成致密的膠體顆粒，最終得

到布函函應(yīng)叫粒狀的凝膠。強(qiáng)堿性或高溫條件下Si-0鍵形成的可逆性增加，即二氧化

硅血端如大退變最終凝膠結(jié)構(gòu)受熱力學(xué)控制，在外未張力被用干形成由外表光滑的微球

構(gòu)成的膠料聚集體。溶劑置換

前羲體經(jīng)過(guò)海晟膠過(guò)程而獲得的醇凝膠，由富有彈性的固體網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)中的液體組成，要

得到氣凝膠，必須在保持可有的髏網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)千變的情況下，件網(wǎng)絡(luò)中的溶劑排除。而如果

直接進(jìn)行和如排陳，山【可表或到翻箱屣能得啊固體粒木:，面不能得到塊狀的不開(kāi)裂的氣

凝膠材料。為了解決這一噓題，最『多用的是求臨界枯燥方法。近年來(lái)隨著許多科學(xué)家的長(zhǎng)

期探索，相繼出現(xiàn)了亞臨界枯里、冷標(biāo)枯燥、“微分”枯燥和常壓枯燥技術(shù)等。

凝膠的外表存在納米結(jié)構(gòu)的氣新磷新機(jī)理可知排除溶劑時(shí)將產(chǎn)生很大毛細(xì)管力，這可

能導(dǎo)致凝膠結(jié)構(gòu)的坍塌。因此疝血近能血消除毛細(xì)管力，改良制備枯燥方法成為氣激膠根

底研究的一個(gè)重要局部。

3、超臨界枯燥技術(shù)

超臨界枯燥是把枯燥介質(zhì)加熱到超臨界點(diǎn)，使凝膠排除溶劑時(shí)不存在毛細(xì)管力，防止排除溶

劑時(shí)引起凝膠結(jié)構(gòu)的坍塌，得到保持凝膠原始性狀的一種枯燥技術(shù)。

采用溶膠一凝膠過(guò)程得到的醇凝膠的固態(tài)骨架周?chē)嬖谥罅咳軇ù?、少量水和催化劑?/p>

要得到氣凝膠，必須設(shè)法除去凝膠中存在的溶劑。采用超臨界枯燥技術(shù)，采用甲醇、乙醉、

異丙醇、苯等作為枯燥介質(zhì)，在超臨界點(diǎn)以上排除溶劑的超臨界工藝，需要高溫高壓的苛刻

條件（表1）,設(shè)備復(fù)雜且危險(xiǎn)性大。

因此為了盡可能的減小枯燥過(guò)程中存在的危險(xiǎn)，近年來(lái)開(kāi)展出了低溫超臨界枯燥技術(shù)。CO2

不會(huì)燃燒、爆炸，對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污染，并且其化學(xué)惰性使制備的產(chǎn)品的純度非常高，因此

開(kāi)展出了以CO2作為枯燥介質(zhì)（臨界溫度只有31℃）的低溫超臨界枯燥技術(shù)，降低枯燥時(shí)的

臨界壓力和溫度，減小了存在的危險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)凝膠的枯燥。VanBommel等采用低溫超臨界枯

燥法成功制備了SiO2氣凝膠。】

4、常壓枯燥技術(shù)

超臨界枯燥技術(shù)耗能高且危險(xiǎn)性大，設(shè)備及雜、難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)性及規(guī)?；a(chǎn)。與超臨界枯

燥相比，常壓枯燥技術(shù)所需設(shè)備簡(jiǎn)單、廉價(jià)，且只要技術(shù)成熟，就能進(jìn)行連續(xù)性和規(guī)?；?/p>

產(chǎn)。因此常壓枯燥技術(shù)是氣凝膠枯燥技術(shù)的開(kāi)展方向。

在常壓下通過(guò)參加低外表張力的介質(zhì)和外表改性劑，替換凝膠中的溶劑，增強(qiáng)凝膠網(wǎng)絡(luò)的結(jié)

構(gòu)，同時(shí)減小了凝膠網(wǎng)絡(luò)的毛細(xì)管力，盡可能防止溶劑排出時(shí)凝膠發(fā)生坍塌的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了

氣凝膠的常壓枯燥。

由枯燥機(jī)理可知，氣凝膠的非超臨界枯燥制備，可以通過(guò)以下幾種措施來(lái)實(shí)現(xiàn)，即增強(qiáng)凝膠

網(wǎng)絡(luò)骨架的強(qiáng)度，改善凝狡中孔洞的均勻性，凝膠的外表修飾以及減小溶劑的外表張力等。

凝膠拈燥過(guò)程中，毛細(xì)管附加壓力與毛細(xì)管中溶劑的外表張力直接相關(guān)。通常，經(jīng)水解和縮

聚形成的醇凝膠，其網(wǎng)絡(luò)孔洞中充滿(mǎn)的溶劑主要是水和醇，由于水的外表張力很大，因此在

枯燥過(guò)程中毛細(xì)管的附加壓力很大，這是造成氣凝膠制各過(guò)程中開(kāi)裂破碎的直接原因。如果

通過(guò)溶劑替換，用外表張力小的溶劑將水和醇替換出來(lái)，這些外表張力小的溶劑蒸發(fā)枯燥時(shí),

附加壓力將大大減小，對(duì)實(shí)現(xiàn)非超臨界枯燥制備氣凝膠很有利。因此，可以用具有極低的外

表張力外表活性劑溶液進(jìn)行替換，減小毛細(xì)孔中的附加壓力。

表2列出了常用外表改性劑的外表張力參數(shù)。

其次，通過(guò)在介觀層次上引入各種受控源物質(zhì)，以及對(duì)醉凝膠形成條件的嚴(yán)格篩選，實(shí)現(xiàn)材

料配比和制備工藝的優(yōu)化，從而改善凝膠網(wǎng)絡(luò)骨架密度，提高網(wǎng)絡(luò)骨架強(qiáng)度，增加骨架的柔

韌性。只要凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較完整，且有足夠的強(qiáng)度和彈性，足以抵御在枯燥過(guò)程中毛細(xì)

管附加壓力對(duì)凝膠的破壞作用，實(shí)現(xiàn)SiO2氣凝膠的枯燥。

5、冷凍枯燥

超臨界枯燥是在高溫高壓條件下消除了液/氣界面，消除毛細(xì)管力的影響。而冷凍枯燥與其

相反，是在低溫低壓下把液/氣界面轉(zhuǎn)化為氣/固界面，固與氣轉(zhuǎn)化防止了在孔內(nèi)形成駕曲液

面，再使溶劑升華，消除了毛細(xì)管力的影響，實(shí)現(xiàn)凝膠枯燥。

80年代末，Klvana等提出用冷凍法枯燥氣凝膠材料，隨后Malhieu等用此法合成了具有良好

粘附力、多孔的冷凍凝膠，Pajonk等2那么詳細(xì)綜述了冷凍凝膠的催化作用效果。然而在形

成具有納米結(jié)構(gòu)的氣凝膠時(shí)也存在一些問(wèn)題：在冷凍過(guò)程中，流體溶劑被冷凍，隨著結(jié)晶度

和壓力的增加，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞；用乙醇作為溶劑時(shí)，溫度太低也是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題（乙醇

冷凍溫度160K,冷凍超小的納米氣孔的材料，過(guò)冷是冷凍流體的必備因素）；當(dāng)溶劑被冷凍

時(shí)，必須減少壓力從而使其升華；當(dāng)溶劑被排出以后，純度很高，但是由于在低溫，蒸汽壓

力太小以至于壓力梯度不能到達(dá)高的流動(dòng)性，使溶劑揮發(fā)占據(jù)大量的時(shí)間。

冷凍枯燥是一種新型的氣屣膠枯燥技術(shù)。如果在流體的溶點(diǎn)，通過(guò)冷氣體對(duì)流，凝膠的外表

溫度比較穩(wěn)定，外表得到強(qiáng)化，就可有效地防止枯燥時(shí)納米氣孔結(jié)構(gòu)的坍塌。

6、傳導(dǎo)枯燥

Smith報(bào)道了將凝膠浸入一種不能進(jìn)入凝膠結(jié)構(gòu)的溶劑中加熱，進(jìn)行枯燥的新型工藝，這就

是傳導(dǎo)枯燥。傳導(dǎo)枯燥通過(guò)控制外部流體的溫度調(diào)控加熱的速率,凝膠枯燥時(shí)它的密度降低,

到了枯燥后期，甚至能漂浮到流體的外表。根據(jù)Smith小組的研究，傳導(dǎo)枯燥與傳統(tǒng)的枯燥

方法相比，雖然熱傳導(dǎo)速率快，能量利用效率高，但是難以選擇適宜的加熱液體，且這種技

術(shù)需要在加熱以前，對(duì)凝膠的外表要經(jīng)過(guò)化學(xué)處理，因此目前利用這種方法制備氣凝膠材料

的研究較少。

7、蒸發(fā)枯燥

如果要在中等的價(jià)位制備出大量的Si02氣凝膠，蒸發(fā)枯悚技術(shù)是非常適宜的。然而蒸

發(fā)枯燥很不成熟，利用它制得的材料一般還限于SiO2干凝膠。

四、主要產(chǎn)品

1、氣凝膠復(fù)合隔熱氈

氣凝膠復(fù)合隔熱氈是一種柔性、無(wú)機(jī)環(huán)保、高效保溫、易于施工的隔熱氈，該材料是招納米

氣凝膠與無(wú)機(jī)纖維結(jié)合在一起，專(zhuān)用于高溫各類(lèi)工業(yè)管道、罐體及其他弧面設(shè)備的保溫隔熱。

主要優(yōu)點(diǎn)

?優(yōu)異的隔熱效果

導(dǎo)熱系數(shù)為0.018W/（m?期（25℃時(shí)），隔熱效果是傳統(tǒng)隔熱材料2-5倍，且壽命更長(zhǎng)。下列圖

為氣凝膠隔熱氈與傳統(tǒng)的巖棉，硅酸鈣，膨脹珍珠巖在相同的條件下的比照?qǐng)D，從圖中可以

看出氣凝膠氈在最薄的厚度條件下就能到達(dá)與其他傳統(tǒng)材料相同的隔熱效果

?憎水性和防火性

材料整體憎水，可有效防止水分進(jìn)入管道、設(shè)備內(nèi)部，同時(shí)具有A1級(jí)防火性能。

?減少保溫層厚度

取得同等隔熱效果，厚度僅為傳統(tǒng)材料的幾分之一。

?施工方便

密度為220kg/m3,質(zhì)輕，容易裁剪、縫制以適應(yīng)各種不同形狀的管道、設(shè)備保溫，且安裝所

需時(shí)間及人力更少。

?節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用

更少的包裹體積及更輕的重量可大大降低保溫材料的運(yùn)輸本錢(qián)。

應(yīng)用領(lǐng)域

?預(yù)制保溫管

?儲(chǔ)罐，容器等設(shè)備保溫

?石油開(kāi)采蒸汽管線

?熱電廠、石化廠、化工廠管線

?各類(lèi)高、低溫爐體，移動(dòng)救生艙

?高速列車(chē)、汽車(chē)、地鐵等車(chē)體保溫

?建筑領(lǐng)域保溫

2、氣凝膠復(fù)合隔然板

氣凝膠復(fù)合隔熱板是一種納米剛性保溫板，將納米氣凝膠與無(wú)機(jī)纖維結(jié)合在一起，可用于建

筑、機(jī)器、設(shè)備及其他領(lǐng)域。其具有極低導(dǎo)熱率，節(jié)能環(huán)保，使用方便及憎水效果優(yōu)異等特

點(diǎn)。

主要優(yōu)點(diǎn)

?優(yōu)異的隔熱效果

導(dǎo)熱系數(shù)為0.019W/（m-k）（25攝氏度時(shí)），隔熱效果是傳統(tǒng)隔熱材料2-5倍，且壽命更長(zhǎng)。

?憎水性和可透氣性

可防止水分進(jìn)入設(shè)備外表，但可以透過(guò)蒸汽。

?操作簡(jiǎn)易

密度為320kg/m3,質(zhì)輕，容易裁剪成各種形狀以適應(yīng)不同的保溫需求，安裝所需時(shí)間及人力

更少。

?節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用

更小的包裝體積可大大降低物流本錢(qián)。

?減少厚度

同等的隔熱效果，厚度僅為傳統(tǒng)材料的幾分之一。

?無(wú)機(jī)環(huán)保

材料整體為無(wú)機(jī)組成，廢棄料可填埋處理。

應(yīng)用領(lǐng)域

?各類(lèi)高、低溫工業(yè)爐體

?可移動(dòng)式救生艙

?特殊軍事設(shè)備

?特殊形狀保溫殼體

?建筑用一體化保溫板

五、氣凝膠

1、技術(shù)參數(shù)

體積密度40~150kg/m3

粒徑范圍0.5-5mm

比外表積500~650m2/g

孔隙率>90%

孔徑20~100nm

憎水性憎水和親水兩類(lèi)

被稱(chēng)為冷煙、固體煙、固體空氣或者藍(lán)煙的氣凝膠是目前固體物質(zhì)中最輕并且性能最好的隔

熱材料，其體積的90%以上都是極微小的納米孔洞，其余局部由三維納米網(wǎng)狀孔壁構(gòu)成。

主要優(yōu)點(diǎn)

?無(wú)可比較的隔熱效果

?出色的光線分散性

?良好的物理穩(wěn)定性

?可改善聲學(xué)性能

?高孔隙率，高比外表積

?納米級(jí)孔隙，極低的密度

應(yīng)用領(lǐng)域

?極低的熱導(dǎo)率一制作高性能納米隔熱材料

?獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)一制作新型氣體過(guò)濾材料

?高比外表積一制作超級(jí)儲(chǔ)能材料或催化劑載體

?聲阻抗可變范圍較大一可用于制作超聲探測(cè)器的聲阻耦合材料

2、氣凝膠絕熱粉體

該系列產(chǎn)品以納米二氧化硅氣凝膠為主體材料，通過(guò)獨(dú)有的特殊工藝復(fù)合而成。具有耐高溫、

導(dǎo)熱系數(shù)低、密度小、強(qiáng)度高、綠色環(huán)保、防水不燃等優(yōu)越性能，同時(shí)兼具優(yōu)越的隔聲減震

性能，是冶金、化工、國(guó)防、航空航天等領(lǐng)域不可或缺的高效隔熱保溫材料。

主要性能指標(biāo)

型號(hào)QFSF

比外表積(mz/g)600600

密度(kg/m3)40-20040-200

氣孔率(％)90-9890-98

孔徑(nm)25-4525-45

孔容積(cmz/g)3.0-3.63.0-3.6

親水性親水疏水

使用范圍保溫絕熱、空氣凈化、水處理等功能結(jié)構(gòu)夾層、填充層、復(fù)合

層，或與其他材料復(fù)合、粘結(jié)使用。

3、氣凝膠絕熱顆粒

該系列產(chǎn)品密度低，比外表大，孔隙率高，透光度好，外觀為淡藍(lán)色透明顆粒狀，具有導(dǎo)熱

系數(shù)低、隔熱保溫性能好、吸附性能強(qiáng)、綠色環(huán)保、無(wú)毒、阻燃、無(wú)腐蝕、防水等優(yōu)越性能,

不含任何對(duì)人體有害的物質(zhì)，可廣泛應(yīng)用于采光保溫設(shè)備結(jié)構(gòu)夾層、填充層、復(fù)合層等領(lǐng)域。

主要性能指標(biāo)

4、絕熱采光板

該系列產(chǎn)品以半透明納米二氧化硅氣凝膠顆粒、薄膜或板材為主體夾層材料，與優(yōu)質(zhì)玻璃鋼

材料更合制成。具有透光、隔熱、綠色環(huán)保、防水不燃等優(yōu)越性能，應(yīng)用領(lǐng)域廣，施工方便，

為大型劇院、展覽中心、會(huì)議中心、特殊試驗(yàn)中心、高級(jí)賓館、別翼、太陽(yáng)能集熱器等提供

透明隔熱的高級(jí)絕熱保溫產(chǎn)品。

主要特點(diǎn)

1.有較高的透光度，可有效利用太陽(yáng)光，節(jié)省照明用電；

2.導(dǎo)熱系數(shù)低、隔熱性能優(yōu)良；

3.綠色環(huán)保、無(wú)毒、阻燃、無(wú)腐蝕；

4.抗壓、抗震性能良好；

5.平安、輕質(zhì)、易施工、美觀。

主要性能指標(biāo)

六、應(yīng)用領(lǐng)域

1、工業(yè)領(lǐng)域

石油開(kāi)采、石油煉化、熱電廠管線保溫

該類(lèi)型管線主要針對(duì)的是100-500度的高溫管線。H前該類(lèi)管線的保溫大都存在保溫材料壽

命短，需經(jīng)常維護(hù)、更換的問(wèn)題；傳統(tǒng)硅酸鹽類(lèi)保溫材料結(jié)構(gòu)力差，容易出現(xiàn)上薄下厚的現(xiàn)

象，使得管線容易出現(xiàn)熱縫，從而帶來(lái)嚴(yán)重的熱損失；大多傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)材料都沒(méi)有防水效果,

容易造成管線腐飩,便得管線無(wú)法保訐設(shè)計(jì)壓力要求：管線因保溫效果下降，便得內(nèi)部流體

在末端已經(jīng)無(wú)法到達(dá)設(shè)計(jì)為溫度及壓力要求，并導(dǎo)致鍋爐的負(fù)荷增加，運(yùn)營(yíng)本錢(qián)增加。

采用氣凝膠隔熱材料的優(yōu)勢(shì)

?相對(duì)傳統(tǒng)保溫材料氣凝狡氈可以大幅降低保溫層厚度，減小熱損失，節(jié)能效果優(yōu)異；

?氣凝膠隔熱材料結(jié)構(gòu)力好，抗壓強(qiáng)度高，性能穩(wěn)定，使用周期長(zhǎng)；

?氣凝膠隔熱材料具有良好的防水效果，在最大程度上防止管線腐蝕；

?減少安裝時(shí)間和人工，易于根據(jù)復(fù)雜的形狀、彎曲度和空間限制等來(lái)裁剪材料和安裝；

?氣凝膠保溫材料用量少，可以減少外保護(hù)層用量，降低運(yùn)輸及儲(chǔ)存本錢(qián)；

?氣凝膠與其他傳統(tǒng)材料復(fù)合使用，為使用方帶來(lái)了更加經(jīng)濟(jì)的保溫方案。

2、爐體隔熱保溫

氣凝膠保溫材料可以廣泛應(yīng)用于蒸汽鍋爐、高溫熔融爐、高溫燃燒爐、垃圾燃燒爐、馬弗爐、

導(dǎo)熱油爐、石化廠分儲(chǔ)塔等等各種不同種類(lèi)、不同溫度點(diǎn)的爐體。綜合來(lái)看這些爐體大都是

存在以下問(wèn)題：保溫層厚度太厚，導(dǎo)致鍋爐體積龐大，而有效使用空間?。桓魺釋拥闹旅苄?/p>

不夠好，很難阻擋熱氣流：保溫后的外表溫度及熱損等方面達(dá)不到使用要求等。這些爐體大

都使用硅酸鋁棉、巖棉、玻璃棉等無(wú)機(jī)類(lèi)保溫材料，這些材料在500c時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)大都已經(jīng)

高于0.15W/(m?K),隔熱性能較差。

采用氣凝膠材料的優(yōu)勢(shì)

?氣凝膠材料在高溫下的隔熱效果相對(duì)傳統(tǒng)材料會(huì)更加明顯，可大大減低熱損失，50C(導(dǎo)

熱系數(shù)只有0.035W/(m?K)；

?有效降低保溫層厚度，從而擴(kuò)大內(nèi)部使用空間；

?無(wú)論氣凝膠板還是氣凝狡氈多層錯(cuò)縫使用后都可以起到很好的阻擋熱氣流的效果；

?采用氣凝膠材料可以為鍋爐的溫控性大大提高；

?更好的改善鍋爐周邊環(huán)境的舒適與平安性。

3、LNG及其它低溫管線保冷

低溫、超低溫管道涉及到的溫度大都在-40至-170攝氏度。在LNG工程及其他低溫工程建設(shè)中，

最常用的深冷保冷材料主要有PUR/PIR(聚氨酯硬泡)，發(fā)泡玻璃，橡塑，改性酚醛泡沫等，

這些材料較之于先前使用的珍珠巖材料，無(wú)論從性能還是施工方面看，都有了很大的改善。

氣凝膠保冷材料的出現(xiàn)，對(duì)于現(xiàn)有的深冷保冷體系更加是一個(gè)質(zhì)的改變。

該領(lǐng)域面臨的問(wèn)題

?傳統(tǒng)材料保溫性能衰減很快，導(dǎo)致維護(hù)本錢(qián)很高；

?傳統(tǒng)材料保冷效果差，冷損失大，容易給天然氣或其他壓縮氣體的儲(chǔ)藏運(yùn)輸帶來(lái)危險(xiǎn)；

?傳統(tǒng)材料包裹厚度大，給密集型管線排布設(shè)計(jì)帶來(lái)諸多不便；

?管道由于保冷層的效果差而很容易被結(jié)露的水腐蝕；

?保冷層很容易因結(jié)露水太多而失去效果；

?有機(jī)類(lèi)材料防水性較好但無(wú)法滿(mǎn)足防火要求。

采用氣凝膠材料的優(yōu)勢(shì)

?保冷效果優(yōu)異，超低溫時(shí)熱導(dǎo)率＜0.01W/(m-k),所需保冷層厚度大大減小，有效降低冷

損失，為密集型管線排布設(shè)計(jì)提供優(yōu)化方案；

?氣凝膠材料在低溫卜.防水性能好，有效抑制水滲入金屬管線外表，防止管線腐蝕，防止保

溫材料因滲水而導(dǎo)致保溫效果下降；

?材料為無(wú)機(jī)材料，不含狡黏劑，性能穩(wěn)定，平安防火，使用壽命更長(zhǎng)：

?材料切割、施工方便，維護(hù)本錢(qián)低。

4、預(yù)制保溫管

寒冷地區(qū)的城鎮(zhèn)居民口常生活需要供暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)預(yù)制管道從熱電廠搜集熱氣并輸送

至家庭。為了減少對(duì)城市交通和規(guī)劃的影響，供暖系統(tǒng)通常安裝于地下，因此大量的預(yù)制保

溫管道也埋于地下。類(lèi)似的，預(yù)制保溫管道也廣泛用于海洋石油開(kāi)采。這樣的預(yù)制保溫管道

需要良好的保溫材料，以防在長(zhǎng)途輸送過(guò)程中的熱損失和石油凝結(jié)。

目前傳統(tǒng)預(yù)制保溫管存在的問(wèn)題

?生產(chǎn)制作及施工安裝復(fù)雜，施工本錢(qián)較高；

?單支重量大體積大，從而導(dǎo)致運(yùn)輸本錢(qián)高，管道鋪設(shè)時(shí)開(kāi)挖土方數(shù)大：

?保溫層厚度大導(dǎo)致外側(cè)鋼管用量大，因而存在浪費(fèi)鋼材問(wèn)題；

?采用的保溫棉結(jié)構(gòu)松散，疏水性差，長(zhǎng)時(shí)間使用容易出現(xiàn)下榻現(xiàn)象，從而增大熱損失影響

保溫效果；

?在海底石油開(kāi)采使用的傳統(tǒng)保溫材料因包裹厚度大，導(dǎo)致體積增大浮力增大，大都需要額

外增加配重才可以正常使用。

采用氣凝膠材料的優(yōu)勢(shì)

?氣凝膠氈隔熱性能是傳統(tǒng)保溫材料的3?8倍，到達(dá)同等隔熱效果，所需隔熱層厚度僅為傳

統(tǒng)材料的幾分之一，可大幅度降低外側(cè)鋼管用量，降低熱能損耗，降低管道直埋占用空間，

有利于城市建設(shè)規(guī)劃或其他設(shè)計(jì)要求：

?氣凝膠材料為無(wú)機(jī)組成，具有優(yōu)良的抗壓及抗拉強(qiáng)度，防火性能為A1級(jí)，材料整體憎水,

是目前蒸汽管網(wǎng)的首選材料；

?比照傳統(tǒng)材料，不會(huì)出現(xiàn)因管道振動(dòng)或滲水而出現(xiàn)整體下塌變形，不會(huì)出現(xiàn)上薄下厚等現(xiàn)

象，從而更加保證對(duì)管線保溫的穩(wěn)定性；

?在正常條件下，可持續(xù)使用20—30年；

?更薄的隔熱層，大大降低運(yùn)輸及安裝施工本錢(qián)。

單一使用氣凝膠氈方案氣凝膠和玻纖復(fù)合使用方案

5、建筑領(lǐng)域

m建筑內(nèi)墻領(lǐng)域應(yīng)用

氣凝膠隔熱材料憑借極低的導(dǎo)熱系數(shù)，有效切斷建筑物與外界的傳熱途徑。該材料具有

熱阻高、傳熱系數(shù)低、高效防火、大幅降低保溫層厚度，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。該材料可以結(jié)

合相關(guān)的應(yīng)用方案應(yīng)用在建筑內(nèi)墻區(qū)域，而且該材料無(wú)機(jī)環(huán)保，是建筑保溫應(yīng)用的最正確選

擇。

主要性能優(yōu)勢(shì)

?無(wú)機(jī)組成為建筑物提供坊火、保溫雙重保障；

?A1級(jí)防火導(dǎo)熱系數(shù)低至0.018W/(m-k),高溫灼燒下不釋放任何有害物質(zhì)；

?隔熱保溫性能優(yōu)越，大幅降低取暖和制冷能耗；

?隔音性能好，有效阻隔外界噪音；

?材料整體憎水，施工方便，使用壽命長(zhǎng)。

(2)屋頂保溫隔熱

在建筑物中約有15%-20%的熱量是由屋頂散失，而屋頂也是使房屋內(nèi)部升溫的主要熱源通道

之一。故對(duì)樓頂面進(jìn)行有效的保溫隔熱處理，防止冷凝結(jié)霜，營(yíng)造一個(gè)溫暖舒適的環(huán)境就顯

得尤為重要。同時(shí)，防止水汽對(duì)樓頂面的滲透、侵蝕也十分重要。

氣凝膠建筑用隔熱型材憑借其優(yōu)越的隔熱性能，整體疏水，穩(wěn)定的化學(xué)、物理性能以及柔韌

性好，能滿(mǎn)足修長(zhǎng)及狹小空間隔熱施工等特性在此領(lǐng)域突顯了其實(shí)用性。

主要性能優(yōu)勢(shì)

?極低的導(dǎo)熱系數(shù)：隔熱保溫性能優(yōu)越，大大降低了隔熱層的厚度同時(shí)能滿(mǎn)足（特別是太陽(yáng)

能屋頂?shù)鹊模┆M小空間的隔熱；

?節(jié)能高效：降低取暖和制冷的能耗；

?耐火焰燒穿：提高房屋防火等級(jí)，延長(zhǎng)有效逃生時(shí)間；

?整體疏水：增強(qiáng)樓面抗?jié)B透能力，隔絕也太水，減少潮濕地氣對(duì)樓地面的侵蝕；

?低密度，輕質(zhì)量：減輕樓頂?shù)淖灾?，降低施工難度；

?操作方便：降低施工本錢(qián)，同時(shí)能滿(mǎn)足修長(zhǎng)部位的施工要求。

⑶房屋地板隔熱

地板是房屋和地面直接接觸的局部，室內(nèi)與地面可以通過(guò)固體導(dǎo)熱進(jìn)行很好的熱交換，同時(shí)

地面的濕氣也會(huì)滲透到室內(nèi)，從而影響人們的正常生活。此外，置于地面的家具等物品給地

下保溫層施加了很大的壓力，使得傳統(tǒng)的材料隔熱性能被大打折扣。同時(shí)，當(dāng)發(fā)生水汽滲透

到隔熱層的情況時(shí)，不具備疏水性的傳統(tǒng)材料吸潮后就成為細(xì)菌等滋生的溫床。

使用整體疏水性氣凝膠建筑用隔熱型材，抗壓能力強(qiáng)，重壓下隔熱性能不衰退，同時(shí)增強(qiáng)防

水層阻隔水汽通過(guò)的能力，尤其適合溫濕暖氣候地區(qū)使用，且隔熱層不會(huì)滋生細(xì)菌。

主要性能優(yōu)勢(shì)

?持效保溫：隔離地面涼氣，有利于保持室內(nèi)溫度；

?長(zhǎng)期防潮：隔絕地坪潮氣，有益健康，保護(hù)地板，防止蠕變；

?無(wú)機(jī)組成：不滋生細(xì)菌；

?舒適踏感：踩踏地板有輕微的柔感，舒適自然；吸收重物落地沖擊力，保護(hù)地板，減輕落

物損傷；

?寧?kù)o隔音：隔絕地板震音，增強(qiáng)房間私密性；

?性能穩(wěn)定：使用壽命長(zhǎng)久；

?施工方便：置于防水層之上，外加覆蓋層即可。

6、設(shè)備設(shè)施

⑴壓鑄熔爐領(lǐng)域

電磁感應(yīng)加熱的產(chǎn)品及解決方案目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金、化工、模具制造、塑膠機(jī)械、食

品加工等行業(yè)。它的應(yīng)用對(duì)于全球節(jié)能減排事業(yè)的可持續(xù)性和穩(wěn)健開(kāi)展起到了非常大的推動(dòng)

作用。由于線圈至坨竭、模具等都有最大半徑距離限制，并且設(shè)備溫度高和線圈耐溫低等問(wèn)

題，導(dǎo)致電磁加熱設(shè)備的制造商必須使用好的隔熱保溫材料。

該行業(yè)面臨的問(wèn)題

?800攝氏度的電磁感應(yīng)加熱爐一般要求保溫層的厚度為30-35mm,傳統(tǒng)材料無(wú)法在這個(gè)厚

度內(nèi)把溫度降到線圈的平安使用范圍；

?通過(guò)空氣層隔熱又沒(méi)有任何保溫效果，致使熱能浪費(fèi)；

?傳統(tǒng)材料抗壓、抗拉強(qiáng)度低，對(duì)于很多復(fù)雜的包裹方式很難滿(mǎn)足；

?傳統(tǒng)材料結(jié)構(gòu)松散一般無(wú)法二次使用。

采用氣凝膠的優(yōu)勢(shì)

?氣凝膠材料是目前常見(jiàn)保溫棉中隔熱性能最好的，可以為爐體提供更好的保溫隔熱方案；

?大幅降低爐體外外表溫度、改善工作環(huán)境；

?以最薄的保溫厚度，到達(dá)更好的保溫效果；

?加快爐內(nèi)升溫速度、降低熱量損失，提高溫控準(zhǔn)確性、縮短生產(chǎn)時(shí)間、延長(zhǎng)用煙使用壽命。

(2)救生艙隔熱保溫

救生艙是當(dāng)?shù)V難發(fā)生時(shí)可為井下遇險(xiǎn)礦工提供避難空間的艙室。在礦井事故發(fā)生后，極有可

能對(duì)巷道、井下設(shè)備、水、電管線造成嚴(yán)重?fù)p壞，造成井下停風(fēng)斷電的狀況，使得救生艙在

救援過(guò)程中處于長(zhǎng)時(shí)間的高溫?zé)煔猸h(huán)境中。因此，為保障救生艙內(nèi)避難人員的平安，提高救

生艙的高溫防護(hù)能力和結(jié)構(gòu)力就顯得尤為重要。根據(jù)國(guó)際普遍的礦井救護(hù)隊(duì)在礦井事故救援

過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，煤礦井下的災(zāi)變環(huán)境溫度可能長(zhǎng)時(shí)間處于50攝氏度，因此，應(yīng)用于我國(guó)煤礦

井下的救生艙溫度防護(hù)指標(biāo)至少應(yīng)為55攝氏度，在外界環(huán)境溫度持續(xù)保持在55攝氏度的條件

下，救生艙必須依靠臼身結(jié)構(gòu)和設(shè)備將艙內(nèi)溫度控制在35攝氏度以下。作為優(yōu)秀的隔熱材料，

氣凝膠保溫隔熱材料已經(jīng)流行于礦用救生艙隔熱層，可以提高救生艙的防火性能和溫度控制

性能，增加救生艙的有效空間，節(jié)約能源的消耗。

現(xiàn)狀及缺點(diǎn)

?密度大、質(zhì)量重、導(dǎo)熱率高，而無(wú)法滿(mǎn)足救生艙移動(dòng)方便和有效阻隔熱傳導(dǎo)的要求；

?巖棉和玻璃棉使用溫度只能限定在550攝氏度以?xún)?nèi)，因此在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的高溫條件下會(huì)嚴(yán)重

收縮，從而損壞本體結(jié)構(gòu)，

采用氣凝膠的優(yōu)勢(shì)

?導(dǎo)熱系數(shù)低，可擴(kuò)大內(nèi)部空間或降低保溫層厚度，降低熱損，尤其適用于高溫環(huán)境；

?氣凝膠獨(dú)有的二維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以承受長(zhǎng)期高溫或振動(dòng)，防止產(chǎn)生燒結(jié)變形、顆粒堆積、保

溫性能急劇下降的現(xiàn)象；

?有較好的柔性與抗拉強(qiáng)度，可抵抗施工時(shí)的拉伸和上下溫交替時(shí)線性收縮帶來(lái)的內(nèi)應(yīng)力；

?產(chǎn)品由無(wú)機(jī)材料組成，不含對(duì)人體有害的物質(zhì)。可溶出氯離子含量極小，對(duì)設(shè)備和管道無(wú)

腐蝕；

?氣凝膠對(duì)設(shè)備進(jìn)行保溫的同時(shí)，還可以起到吸聲降噪、緩沖震動(dòng)等功能，提高環(huán)境質(zhì)量，

保護(hù)設(shè)備；

?施工方便快速。

⑶汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)及排氣管隔熱

一般汽車(chē)在連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，都會(huì)在尾部發(fā)動(dòng)機(jī)及排氣管部位產(chǎn)生大量的熱量，上升的熱量

使發(fā)動(dòng)機(jī)及排氣管部位的溫度升高，因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及排氣管而言隔熱十分重要。

對(duì)隔熱材料的要求

?發(fā)動(dòng)機(jī)及排氣管一般溫度在350度左右，因此要求隔熱材料可耐受這樣的溫度；

?一般車(chē)身較為緊湊，因此要求保溫層必須要?。?/p>

?隔熱材料的使用壽命要長(zhǎng)。

采用氣凝膠的優(yōu)勢(shì)

?6—10mm的氣凝膠氈根本可以滿(mǎn)足要求；

?施工方便，可以任意切割及彎曲；

?適用于高溫環(huán)境，旦使用壽命長(zhǎng)。

(4)日用品領(lǐng)域保溫

氣凝膠復(fù)合材料以其絕佳的保溫性能廣泛應(yīng)用在睡袋，登山鞋，耐寒帳篷，防護(hù)服等口

用品上，相對(duì)于其他的材料來(lái)說(shuō)具有最高的保溫性能，而且更少的厚度和重量使其可以具有

更多的潮流與設(shè)計(jì)的方案，優(yōu)越的靈活性能和疏水性，右受壓時(shí)仍具有很好的保溫性能。目

前來(lái)說(shuō)氣凝膠在日用品市場(chǎng)上主要應(yīng)用在鞋墊、高山靴保暖層、睡墊等等，服裝、睡袋等裝

備上的應(yīng)用相對(duì)較少。

應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

?厚度薄，柔韌性好，穿著舒適；

?在戶(hù)外的大多數(shù)苛刻的環(huán)境F,氣凝膠復(fù)合材料的堅(jiān)韌性都能到達(dá)理想的水平；

?在常規(guī)的洗刷和枯燥的循環(huán)下，仍然具有其該有的性能；

?輕薄的形態(tài)使其可以具有更多的潮流與設(shè)計(jì)的方案：

?絕緣保溫，為用戶(hù)使用提供平安防護(hù)，提高產(chǎn)品保溫性能；

?發(fā)熱性能穩(wěn)定，溫度控制準(zhǔn)確，發(fā)熱時(shí)間持久，穩(wěn)定。

七、應(yīng)用方案

1、熱注蒸汽管道保溫解決方案—?dú)饽z絕熱氈保溫

熱注蒸汽管網(wǎng)保溫工程現(xiàn)狀

1.保溫結(jié)構(gòu)不合理、保溫厚度不標(biāo)準(zhǔn)、保溫施工不到位。

2.易變形、沉降，熱穩(wěn)定性差，破損率大，后期保溫效果差，無(wú)法滿(mǎn)足工藝要求。

3.保溫效果差且下降明顯，導(dǎo)致保溫工程維護(hù)本錢(qián)提升，設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用增加。

4.使用壽命根本只有3?5年，到期需全部更換。

5.不完全防水，易吸水吸潮腐蝕管道，管壁變薄帶來(lái)平安陷患。

傳統(tǒng)保溫材料與納諾氣凝膠絕熱氈比照見(jiàn)下表：

氣凝膠絕熱氈保溫方案與經(jīng)濟(jì)效益

以管道外徑114mm,溫度350C的熱注蒸汽管道(直管段)為例，對(duì)納諾氣凝膠與傳統(tǒng)保溫

材料的使用厚度、保溫效果、經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析如下：

方案一：

采用氣凝膠隔熱氈作為保溫材料，內(nèi)層用鋁箔降低熱輻射，保溫層外用彩鋼板進(jìn)行防護(hù)。

方案二：

采用氣凝膠隔熱氈作為主體保溫材料，結(jié)合復(fù)合硅酸鹽氈輔助保溫的方式，內(nèi)層用鋁箔

降低熱輻射，保溫層外用彩鋼板進(jìn)行防護(hù)。

節(jié)能效果

以上計(jì)算條件為環(huán)境溫度25℃,根本無(wú)風(fēng)，在有風(fēng)的情況下，由于傳統(tǒng)保溫中復(fù)合硅酸鹽氈

的外表溫度高，因此外表散熱損失將更明顯。

經(jīng)濟(jì)效益

傳統(tǒng)材料使用壽命：3年，管道長(zhǎng)度：1000米。

實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，復(fù)合硅酸鹽氈在使用2、3個(gè)月后，保溫效果將越來(lái)越差，損失的熱量將更

大。

2、無(wú)機(jī)納米建筑保溫氈——建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)超級(jí)保溫材料

無(wú)機(jī)納米保溫氈是以納米二氧化硅氣