中國粉體網7月3日訊  SiO2氣凝膠與孔洞結構在微米級和毫米級的多孔材料不同, 其纖細的納米結構使得材料的熱導率極低, 具有極大的比表面積, 對光、 聲的散射均比傳統的多孔性材料小得多。 SiO2氣凝膠的熱量傳遞通過固體熱傳導、 氣體熱傳導和輻射熱傳導 3 種方式共同完成。 SiO2氣凝膠的孔隙和纖維的納米多孔網絡結構的彎曲路徑分別阻止了空氣的氣態熱傳導和凝膠骨架的固態熱傳導, 通過摻雜紅外吸收劑還可以阻隔熱輻射。這 3 方面共同作用, 幾乎阻斷了熱傳遞的所有途徑, 使 S i O2氣凝膠起到很好的絕熱效果。 SiO2氣凝膠的導熱系數在 0 . 013 W / ( m  K )以下, 遠低于常溫下靜態空氣的導熱系數[ 0 . 0 25 W / ( m  K ) ] , 且具有密度低、 防水阻燃、 綠色環保、 防酸堿耐腐蝕、不易老化、使用壽命長等特點。二氧化硅氣凝膠的主要成分為 S i O2, 不含對人體有害的物質, 所得的產品無放射性, 與傳統隔熱材料相比更具優越性。此外, SiO2氣凝膠有較高的聲阻抗性, 吸附能力超過了傳統的活性炭吸附材料, 產品具有很高的附加值, 因此被稱為超級隔熱材料。

    但是, SiO2氣凝膠獨特的網絡結構、 高孔隙率和低密度等特點也導致了其本身質地脆弱, 并且在溫度較高的環境中, 半透明的 SiO2氣凝膠材料很難阻抗輻射熱導率的影響, 因此在很多領域中, SiO2氣凝膠較難作為隔熱材料單獨使用, 需要對其進行摻雜改性處理或者與其他隔熱材料復合使用才能達到理想的使用效果。

    傳統氣凝膠的制備需要昂貴的原料和超臨界干燥設備, 生產成本極高, 這是阻礙氣凝膠商業生產的主要原因。最新發展的氣凝膠制造方法已改用低成本原料如水玻璃, 而且無須進行超臨界干燥, 生產成本大幅下降, 將促使更多的氣凝膠商業應用。如何獲得在較低的密度下兼有良好強度和熱導率的氣凝膠復合材料是今后研究的問題之一。

    相比于其他類型的功能材料, SiO2氣凝膠隔熱材料具有顯著的優越性, 在民用、 化工、 建筑、 航天、醫藥等領域都有著廣闊的應用前景。特別是在航天領域, SiO2氣凝膠隔熱材料作為超級隔熱材料, 解決了航天技術上一系列難題, 對航天技術的發展具有重大的意義。