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硅基氣凝膠，讓房子變為“有溫度的建筑”，未來有四個發展勢頭

文章來源：賢集網更新時間：2024-02-28 16:02:29

氣凝膠具有高度多孔的微觀結構，空氣體積為85~99.8%，具有由松散堆積和粘合的顆粒或纖維組成的珍珠項鏈狀網絡。這種獨特的布局使氣凝膠成為最輕的固體材料(0.16mg/cm3)，具有僅次于真空絕熱板的第二好的隔熱性能。

早在1990年，氣凝膠就被認為是21世紀的“奇跡材料”，并被列為可能改變世界的十大最有前景的科技研究主題之一。特別是，SA是目前最常見的氣凝膠工業隔熱產品，具有優異的光學透明度(可見光區~99%)和隔音性(低聲速100m/s)。其它材料，如有機化合物、金屬團簇和生物聚合物也可以嵌入到SA基體中，以得到更多的功能和更優異的力學性能。SA-TIMs可以形成單體、顆粒、粉末、微球、棒狀、纖維狀、薄膜狀和板狀等。由于SA-TIMs獨特地結合了上述性能，在石化工程、交通運輸、航空航天、家電、建筑和醫療設施等需要隔熱、防火、透光、降噪和吸附性能的廣泛應用中顯示出巨大的潛力。

一、硅基氣凝膠的自我介紹及本領

硅基氣凝膠具有珍珠鏈狀的納米網絡結構，孔間縫隙約占總結構的85％，且硅基氣凝膠粒子之間的銜接處面積較小，因此在應用此結構不可避免的是其力學性能弱，質脆的缺陷。并且，精純的硅基氣凝膠富含大量的硅羥基，親水性的特性也會讓該材料在潮濕的環境中容易受水分子影響造成網絡結構的膨脹與破裂。所以適當的將硅基氣凝膠與其他材料或自身材料復合可以起到“相得益彰”的作用，也賦予了該材料新的性能。

例如將類似于纖維，晶須的第二相材料分散到納米網絡結構中，可以有效地抑制精純氣凝膠的親水性，從而使網狀結構更加穩定也增強其材料強度和韌性，可以很好地阻止熱收縮的現象。另外摻入的纖維和遮光劑可以很好地降低硅基氣凝膠的輻射熱傳導，也可以有效地提高耐高溫性，可以很好地起到隔熱的效果。

二．硅基氣凝膠如何在建筑中發揮保溫隔熱的節能應用

硅基氣凝膠的制備，讓我們看到了能“自我供暖”的房子的可能，那么它應該如何應用在建筑上呢？就目前研究而言，建筑保溫隔熱材料的研究設計方向有三種：硅基氣凝膠隔熱涂料、硅基氣凝膠玻璃與硅基氣凝膠纖維復合材料。它們都是研究人員就著硅基氣凝膠的絕熱、阻燃、低密度和高透光的特性的應用進行的設想。

硅基氣凝膠玻璃是對其高透光性和絕熱性的應用，不僅可以在冬季減少室內熱量向室外的傳遞，實現“自暖”，也可以在夏天減少室外熱量向室內擴，實現“隔熱”。同時又因玻璃的透明性，增加了室內的采光，讓居住者能夠享受太陽的同時不會被曬傷。而硅基氣凝膠在建筑玻璃中主要應用是在普通玻璃表面進行鍍膜或者是在雙層玻璃的夾層中加入硅基氣凝膠元素，兩種方式都可以制備出硅基氣凝膠玻璃。

硅基氣凝膠隔熱涂料則是通過物化的方式將第二相材料連續沉積硅基氣凝膠的表面，使之形成涂層型的硅基氣凝膠絕熱復合材料。復合之后最大作用就是改善了硅基氣凝膠的頸區強度，將此復合材料運用在建筑材料中，可以降低了室內調控溫度設備的使用功率，從而達到了節能減排的理想效果。除此之外與其有異曲同工之妙的方式是，硅基氣凝膠制成粉體后還可以在建筑應用中作為填料加入到涂料中，制成硅基氣凝膠隔熱涂料，從而也起到了保溫隔熱的功能，也是通過對室內調控溫度的設備的能耗功率進行調節達到節能減排的目的的。

硅基氣凝膠纖維復合材料借助一種或多種第二相材料融入至硅基氣凝膠中，可以制成摻雜型的納米孔結構硅基氣凝膠絕熱復合材料，具體功能為改善硅基氣凝膠的孔隙結構并阻止第二相材料的膨脹與運動。通過設計并優化硅基氣凝膠的結構構成成分，進而能夠提高其符合型材料的力學性能，豐富硅基氣凝膠的類型和它的功能性。該如何去提高硅基氣凝膠的強度呢?那么只能是通過其與第二相材料的結合了。

例如陶瓷纖維、玻璃纖維、纖維素纖維等常見的材料，其長度、強度的特性與硅基氣凝膠的連接也大大提高了整體復合材料的力學性能。除此之外，硅基氣凝膠也可以通過遮光劑、納米線、納米管、晶須來增強其特性，這一類的材料都是可以稱得上是建筑節能技術中的節能環保材料，這些材料的成功制備，仿佛已經看到“冬暖夏涼”屋子在向我們招手了。相信在不久的將來，這種屋子會成為現實，也相信我國的節能減排這一戰會獲得階段性的勝利的。

二、硅基氣凝膠保溫隔熱材料在建筑節能中的應用效果分析

近年來，隨著人們對能源資源的日益重視，建筑節能成為了一個熱門話題。隨著科技的不斷發展，各種新型建筑材料不斷涌現，其中硅基氣凝膠保溫隔熱材料已經成為了建筑節能領域的一個重要組成部分。本文旨在從專業角度對硅基氣凝膠保溫隔熱材料在建筑節能中的應用效果進行分析。

首先，硅基氣凝膠保溫隔熱材料具有較低的導熱系數，這是它在建筑節能中的重要優勢之一。研究表明，硅基氣凝膠的導熱系數低于一般保溫材料，這意味著它能更有效地阻止熱量的散失，從而有效降低建筑物的能耗。

此外，硅基氣凝膠具有良好的絕熱性能，可以有效保護建筑物內部環境。在冬季，它能有效阻止冷空氣的流入，保護室內的溫暖環境；在夏季，它能有效阻擋熱空氣的侵入，保護室內的涼爽環境。

此外，硅基氣凝膠保溫隔熱材料還具有良好的防火性能。它具有高溫不燃、無毒、無污染等特點，在火災發生時能有效阻止火勢的蔓延，保護建筑物內部的人員和設備。

最后，硅基氣凝膠保溫隔熱材料的安裝方便、使用壽命長等優勢也是它在建筑節能領域的優勢之一。相比傳統的保溫材料，硅基氣凝膠的安裝更加簡便，不需要特殊的工具和技術，這大大縮短了施工周期。此外，硅基氣凝膠的使用壽命長，能夠長期有效地保護建筑物，提高建筑物的使用價值。

三、未來，氣凝膠行業將保持快速發展的勢頭，主要體現在以下幾個方面：

1.新應用領域的拓展。隨著技術的進步和市場需求的增加，氣凝膠的應用領域將不斷擴大。例如，近幾年來，氣凝膠在電子產品和航空航天等領域的應用得到了迅猛發展。

2.技術創新的推動。氣凝膠行業將借助技術創新不斷提高產品的質量和性能，提升自身的競爭力。尤其是在材料研發、生產工藝和應用技術方面的創新，將成為行業發展的重要推動力。

3.市場競爭格局的優化。隨著行業規模的擴大和市場需求的增加，氣凝膠行業將出現一定程度的市場整合，主要體現在企業之間的并購重組和行業集中度的提高。

4.政策支持的增加。隨著全球環保政策的不斷加強，氣凝膠行業將得到更多的政策支持和市場機遇，推動行業的健康發展。

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