氣凝膠是一種內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)充滿氣體，外表呈現(xiàn)固體狀密度極低的多孔材料。它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般是由相互交聯(lián)的納米顆粒所組成，其中顆粒內(nèi)部的孔隙主要是微孔，顆粒與顆粒之間則大多是2 nm 上的中孔或大孔。因其密度極低（3kg/m3），曾獲得吉尼斯紀(jì)錄“世界上最輕的固體”稱號(hào)。氣凝膠作為一種納米多孔結(jié)構(gòu)材料的固體新材料，具有超輕、隔熱、透明、保溫、防火等優(yōu)異特性。
從成分構(gòu)成分類是氣凝膠最普遍的區(qū)分方式，分為單一組分和復(fù)合組分兩大類。單一組分氣凝膠包括氧化物氣凝膠（二氧化硅和非二氧化硅），有機(jī)氣凝膠（樹脂基和纖維基），碳?xì)饽z（碳化塑料、碳納米管和石墨烯），硫化物氣凝膠和其他種類的氣凝膠（單一元素、碳化物）；復(fù)合組分氣凝膠包括多組分氣凝膠、梯度氣凝膠以及微/納氣凝膠復(fù)合物。其中硅氣凝膠、碳?xì)饽z和二氧化硅氣凝膠最常見。
二氧化硅氣凝膠獨(dú)特的微觀納米結(jié)構(gòu)使其具有低密度、高比表面積和高孔隙率的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使其在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)等方面均有獨(dú)特的優(yōu)良性質(zhì)，可作為高效隔熱保溫材料、聲阻抗耦合材料、低介電絕緣材料、催化劑及催化劑載體等，其中高效隔熱保溫材料的應(yīng)用較為廣泛。
二氧化硅氣凝膠在保溫隔熱領(lǐng)域的主要應(yīng)用產(chǎn)品形式有4種：氣凝膠粉體、氣凝膠顆粒、氣凝膠氈、氣凝膠板、氣凝膠玻璃，其中涂料行業(yè)主要在氣凝膠粉體的基礎(chǔ)上制備氣凝膠涂料。
氣凝膠組成和氣凝膠性能
氣凝膠保溫涂料以自交聯(lián)丙烯酸乳液為成膜物、以SiO2氣凝膠、空心玻璃微珠、六鈦酸鉀晶須等為填料，在多種助劑的配合下制備而成。涂料具有薄層噴涂施工、納米孔絕熱、安全防火、環(huán)保節(jié)能、性價(jià)比優(yōu)，無(wú)脫落風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。測(cè)試結(jié)果證明，1mm厚的氣凝膠保溫涂料比8cm厚的聚苯泡沫板保溫隔熱性能好。
氣凝膠保溫原理
熱量的傳導(dǎo)總是由高溫區(qū)向低溫方向傳遞，熱量的傳導(dǎo)有固體熱傳導(dǎo)、空氣對(duì)流熱傳導(dǎo)、輻射熱傳導(dǎo)3種方式。
氣凝膠保溫涂料的特點(diǎn)是：能夠?qū)⑸鲜?種熱傳導(dǎo)途徑進(jìn)行有效阻隔或屏蔽。
在涂料組分中，起關(guān)鍵隔熱作用的是納米SiO2氣凝膠，其次是六鈦酸鉀晶須和空心玻璃微珠。
納米SiO2氣凝膠是一種保溫隔熱性能非常優(yōu)秀的輕質(zhì)納米多孔非晶固體材料，其孔隙率高達(dá)80%～99%，孔洞的典型尺寸為2～50nm，平均孔徑為20nm，比表面積為600～1000m2/g，表觀密度為0.003～0.35g/cm3，室溫導(dǎo)熱系數(shù)可低達(dá)0.013W/(m k)，即使在800℃高溫下，其導(dǎo)熱系數(shù)才為0.043W/(m k)，且高溫下不分解，無(wú)有害氣體放出，是純綠色環(huán)保材料，其缺點(diǎn)是強(qiáng)度低、脆性大，單獨(dú)使用困難。將納米SiO2氣凝膠與硅酸鋁纖維和空心玻璃微珠混配，在彈性成膜物的交聯(lián)作用下，可大大改善涂層的物理機(jī)械性能。
氣凝膠標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀
參考國(guó)標(biāo)
氣凝膠保溫涂料沒有現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，目前大部分企業(yè)參考隔熱涂料國(guó)標(biāo)《GB∕T 25261-2018 建筑用反射隔熱涂料》。
團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)
目前部分已經(jīng)發(fā)布和正在編制中的氣凝膠保溫涂料標(biāo)準(zhǔn)如下：
- 上海凱標(biāo)工程建設(shè)咨詢有限公司主編的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《T/SCDA 032—2019氣凝膠改性保溫膏料外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。點(diǎn)擊即可下載
- 湖南省建設(shè)科技與建筑節(jié)能協(xié)會(huì)組織編制的《氣凝膠絕熱涂料建筑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》。
- 中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司和上海中南建筑材料有限公司牽頭制定的中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《氣凝膠絕熱厚型涂料系統(tǒng)》和《氣凝膠絕熱厚型涂料系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》。
- 由中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司、深圳中凝科技有限公司和山西陽(yáng)中新材有限責(zé)任公司主要起草的《氣凝膠新型建材系統(tǒng)》和《氣凝膠新型建材系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)。氣凝膠新型建材系統(tǒng)是將氣凝膠厚型絕熱涂料系統(tǒng)、氣凝膠氈、氣凝膠自保溫墻體等經(jīng)過特殊工藝進(jìn)行復(fù)合后應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，達(dá)到國(guó)家在建筑領(lǐng)域的節(jié)能要求。氣凝膠新型建材系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程旨在解決該新型建材的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收等技術(shù)問題。
氣凝膠發(fā)展方向
目前氣凝膠涂料產(chǎn)品主要應(yīng)用領(lǐng)域是建筑保溫隔熱，因?yàn)檫@個(gè)領(lǐng)域是相對(duì)來說最容易推廣，技術(shù)難度也最低的領(lǐng)域，而金屬設(shè)備的保溫則相對(duì)困難很多，主要原因在于目前氣凝膠保溫涂料的附著力不高，耐熱等還需要繼續(xù)優(yōu)化。
除了二氧化硅氣凝膠之外，也看好其他類型的氣凝膠粉體如陶瓷類氣凝膠，石墨烯氣凝膠等逐步應(yīng)用到氣凝膠涂料中來改善目前二氧化硅氣凝膠耐熱，強(qiáng)度的不足，未來產(chǎn)品的研發(fā)方向還是應(yīng)該像具有綜合性能的產(chǎn)品去發(fā)展，比如建筑類氣凝膠保溫涂料要綜合具有保溫、防水、耐老化的能力，可以無(wú)面漆的情況下直接應(yīng)用于外墻外保溫系統(tǒng)；比如應(yīng)用于設(shè)備保溫領(lǐng)域的產(chǎn)品需要兼具保溫、防腐以及防火的綜合功能，這樣的產(chǎn)品也更具有技術(shù)含量。
