氣凝膠是一種具有優異隔熱性能的材料,其獨特的微觀結構和物理特性使其成為高效的隔熱材料。
氣凝膠的隔熱性能得益于其特殊的納米級多孔結構,這種結構有效地減少了熱傳導和對流的可能性。氣凝膠的孔隙率很高,甚至可以達到99%,且這些孔洞的尺寸遠小于空氣分子的平均自由程,從而阻止了空氣對流的發生。此外,氣凝膠的密度非常低,但其比表面積和孔隙率卻非常高,這些特性共同作用,使得氣凝膠具有很低的熱導率,從而實現了優異的隔熱效果。
氣凝膠的隔熱性能不僅體現在其基本材料屬性上,還通過與其他材料復合使用來進一步提升。例如,SiO2氣凝膠通過與紅外遮光劑和增強材料的復合,不僅提高了隔熱性能,還增強了力學性能,使其在航空航天、軍事、電子、建筑等多個領域得到廣泛應用。此外,SiO2氣凝膠材料因其很高的高溫熱導率,特別適合于高溫段的隔熱應用,展示了其在高溫隔熱領域的巨大潛力。

氣凝膠的隔熱性能在多個領域中得到了廣泛應用,包括航天航空、建筑、冷藏和保溫設備、汽車工業、電子產品以及太陽能領域。
航天航空領域:氣凝膠在航天軍事領域的應用是最早最成熟的,氣凝膠保溫材料因為導熱系數低,絕熱性能優良以及質量輕和抗壓能力強的特點早已在航空航工得到應用,目前主要用于飛機艙室艙壁和重要儀器的隔熱防護,如,美國MKV-22“魚鷹”可傾旋翼機艙壁隔熱系統和紅外系統的防護均使用到了氣凝膠。又如,英國“美洲豹”戰斗機改型的駕駛艙機艙隔熱壁中即使用了氣凝膠材料。
建筑領域:氣凝膠可應用于建筑外墻保溫、內墻保溫、樓面和屋頂保溫,因其具有低導熱系數、A級防火性能、強疏水性等特點可完美解決建筑保溫方面所有問題;此外,使用氣凝膠做建筑保溫材料,可有效降低保溫層厚度,提高房屋空間利用率,為安全、低碳、節能建筑帶來可能性。
冷藏和保溫設備:氣凝膠隔熱材料可以用于冷藏車輛、冷庫和保溫箱等設備中,有效地減少熱量的傳遞,保持冷藏或保溫環境的穩定。
新能源汽車:氣凝膠隔熱材料可以用于汽車引擎艙、排氣管和底盤等部位的隔熱,降低引擎艙內部溫度,提高發動機的效率,減少能源浪費。氣凝膠材料還廣泛應用于動力電池模組與殼體之間的隔熱防震、電池箱的外部防寒層和高溫隔熱層等方面。這有助于實現更有效的電池溫控和電控管理,降低電池熱失控的風險。

電子產品:氣凝膠隔熱材料可以用于電子產品的散熱和隔熱,幫助降低電子產品的溫度,提高其性能和可靠性。
太陽能領域:氣凝膠隔熱材料可以用于太陽能集熱器的隔熱層,減少熱量的散失,提高太陽能的利用效率。
氣凝膠的這些應用不僅提高了能源利用效率,還有助于節能減排,實現環保目標。隨著技術的不斷創新和國家政策的支持,氣凝膠隔熱材料的應用場景還在進一步擴大。