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。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)，無脫落風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。測試結(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工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(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。
