《科學(xué)》是世界權(quán)威的學(xué)術(shù)期刊之一。氣凝膠領(lǐng)域?qū)＜冶硎?，氣凝膠是《科學(xué)》雜志評(píng)選出的十大新材料中，唯一一個(gè)已大規(guī)模落地實(shí)際商業(yè)場(chǎng)景的材料。眾多材料中為什么氣凝膠可行性最高?氣凝膠有什么優(yōu)勢(shì)?

氣凝膠領(lǐng)域?qū)＜艺J(rèn)為，可以把氣凝膠理解成多孔海綿的一個(gè)納米版，所有孔的體積合起來(lái)占整個(gè)氣凝膠體積的絕大多數(shù)，甚至可以達(dá)99%以上?；谔厥饨Y(jié)構(gòu)氣凝膠具備了更多傳統(tǒng)材料無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

高比表面積、高孔隙率、納米級(jí)孔洞、低密度等特殊的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，讓氣凝膠具備穩(wěn)定的化學(xué)性能、低導(dǎo)熱系數(shù)、強(qiáng)吸附力、廣使用溫度范圍、長(zhǎng)使用壽命等優(yōu)異性能。

1、保溫隔熱性能

氣凝膠的孔隙率達(dá)到90%以上。由于結(jié)構(gòu)中孔隙尺寸非常小，氣體在其中的流動(dòng)受到了限制，從而減少了熱傳導(dǎo)的路徑。此外，孔隙可以有效阻止熱輻射的傳播，綜合來(lái)說(shuō)多孔結(jié)構(gòu)對(duì)氣凝膠隔熱性能的提高起關(guān)鍵作用。因此，氣凝膠具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)和較高的阻熱值，在減少熱量傳遞這方面有顯著效果。

再者，氣凝膠其獨(dú)立的結(jié)構(gòu)帶來(lái)的無(wú)對(duì)流效應(yīng)、無(wú)窮多遮擋板效應(yīng)、無(wú)窮長(zhǎng)路徑效應(yīng)，有效阻止空氣對(duì)流，降低熱輻射和熱傳導(dǎo)：

1)無(wú)對(duì)流效應(yīng)：氣凝膠氣孔為納米級(jí)，內(nèi)部空氣失去自由流動(dòng)能力;

2)無(wú)窮多遮擋板效應(yīng)：納米級(jí)氣孔，氣孔壁無(wú)窮多，輻射傳熱降至最低;

3)無(wú)窮長(zhǎng)路徑效應(yīng)：熱傳導(dǎo)沿著氣孔壁進(jìn)行，而納米級(jí)氣孔壁無(wú)限長(zhǎng)。

今年1月，中鐵一局集團(tuán)有限公司表示，河南省新鄉(xiāng)蒸汽管網(wǎng)項(xiàng)目全面通過(guò)驗(yàn)收。蒸汽管網(wǎng)對(duì)防腐、保溫要求極高，其管道選用了高溫離心玻璃棉及納米氣凝膠復(fù)合保溫材料。項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人汪惺說(shuō)，納米氣凝膠隔熱效果是傳統(tǒng)隔熱材料的2—5倍，可極大提高施工質(zhì)量和施工效率，降低施工成本。

2、防火

極低的導(dǎo)熱系數(shù)，可以使被保護(hù)基材達(dá)不到自身著火點(diǎn)。氣凝膠的防火性能也是基于其特殊的結(jié)構(gòu)而成。把氣凝膠理解成多孔海綿的一個(gè)納米版。它的孔徑基本上是20-50納米的微孔徑，空氣分子大小約為70納米，大于氣凝膠材料孔隙的直徑，因此空氣在氣凝膠上流動(dòng)效率極低，隔熱性能很好，可以達(dá)到A級(jí)不燃。

3、質(zhì)輕

除了本身的重量輕，氣凝膠的“質(zhì)輕”性能也與其保溫隔熱性能相關(guān)。相比傳統(tǒng)的保溫材料，氣凝膠導(dǎo)熱系數(shù)更低、耐熱溫度更高，要實(shí)現(xiàn)相同保溫效果，氣凝膠厚度不足其余材料的1/3。在同等保溫效果下氣凝膠用量更少，厚度更薄，散熱面積更小，熱效率更高，同時(shí)最大限度節(jié)約空間。

4、耐候性強(qiáng)

氣凝膠整體疏水，憎水率可達(dá)98%及以上，這是基于氣凝膠與超疏水改性劑混合而實(shí)現(xiàn)的。不易吸水解體，不易因環(huán)境、溫度等變化而受損，使用壽命可達(dá)10-15年以上，相比傳統(tǒng)保溫材料壽命提高3-5倍。

氣凝膠發(fā)展之所以駛?cè)搿翱燔嚨馈?，除了有外部的政策、?guī)范等因素的推動(dòng)，還離不開(kāi)其自身的優(yōu)異性能。這也是為什么氣凝膠的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)向下游，成為大規(guī)模落地的新材料。