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隨著納米技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外納米材料的研究不斷升溫，納米孔氣凝膠超級(jí)絕熱材料的研究也不斷走向?qū)嵱没凸I(yè)化。氣凝膠(Aerogel)通常是指以納米量級(jí)超微顆粒相互聚集構(gòu)成納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并在網(wǎng)絡(luò)孔隙中滿氣態(tài)分散介質(zhì)的輕質(zhì)納米固態(tài)材料。氣凝膠的孔隙率高達(dá)80%~99.8%，密度可低至0.003g/cm³，因其半透明的色彩和超輕質(zhì)量，氣凝膠有時(shí)也被稱為“固態(tài)煙(Solidsmoke)”或“凍煙(Frozensmoke ) "。由于氣凝膠具有獨(dú)特的性能，其納米級(jí)孔徑可顯著降低氣體分子熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流，纖細(xì)的納米級(jí)骨架顆粒可顯著降低固態(tài)熱傳導(dǎo)，具有極低的熱導(dǎo)率(常溫?zé)釋?dǎo)率低于空氣)，同時(shí)還具有低密度，是一種較為理想的輕質(zhì)、高效隔熱材料。
目前，國(guó)內(nèi)外所報(bào)道的氣凝膠隔熱材料主要包括SiO2氣凝膠、ZrO2氣凝膠、Al2O3氣凝膠、Si-C-O氣凝膠，其中以納米孔SiO2氣凝膠材料的研究最為廣泛。SiO2氣凝膠是由納米級(jí)SiO2微粒相互連接而成的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米孔固體材料，其一般制備工藝如下:首先通過(guò)溶膠一凝膠形成連續(xù)的納米量級(jí)的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)超臨界干燥在不破壞其孔結(jié)構(gòu)的條件下除去凝膠納米孔洞內(nèi)的溶劑，最終得到納米孔SiO2氣凝膠。
氣凝膠隔熱材料在建筑、石化、航空航天等重要領(lǐng)域都廣泛使用。在民用領(lǐng)域中，瑞士和德國(guó)采用氣凝膠設(shè)計(jì)的透明玻璃墻體是一種能夠有效積累太陽(yáng)能熱量并防止熱量散失的節(jié)能材料;美國(guó)Cabot公司與Kawall公司共同的硅氣凝膠夾芯板，透光率達(dá)到2000，熱導(dǎo)率僅為0. 05W%/(mK);美國(guó)Aspen公司將氣凝膠與纖維等增強(qiáng)體復(fù)合已經(jīng)制備出柔性氣凝膠隔熱氈，并應(yīng)用于管道、飛機(jī)、汽車等保溫體系中。在航空航天領(lǐng)域，1997年美國(guó)宇航局將氣凝膠作為隔熱材料率先應(yīng)用于火星探測(cè)器中;美國(guó)國(guó)家宇航局(NASA) Ames研究中心還開(kāi)發(fā)了陶瓷纖維一氣凝膠復(fù)合隔熱瓦，與原隔熱瓦相比，熱導(dǎo)率大幅度下降，強(qiáng)度大大提高，隔熱性能提高了10~100倍。
