一、氣凝膠是什么

氣凝膠是指通過溶膠凝膠法，用一定的干燥方式使氣體取代凝膠中的液相而形成的一種納米級(jí)多孔固態(tài)材料。如明膠、阿拉伯膠、硅膠、毛發(fā)、指甲等。氣凝膠也具凝膠的性質(zhì)，即具膨脹作用、觸變作用、離漿作用。

氣凝膠是一種固體物質(zhì)形態(tài)，世界上密度最小的固體。密度為3千克每立方米。氣凝膠的種類很多，有硅系，碳系，硫系，金屬氧化物系，金屬系等等，一般常見的氣凝膠為硅氣凝膠。aerogel是個(gè)組合詞，此處aero是形容詞，表示“空氣中的”，gel顯然是凝膠。字面意思是空氣的凝膠。任何物質(zhì)的gel只要可以經(jīng)干燥后除去內(nèi)部溶劑后，又可基本保持其形狀不變，且產(chǎn)物高孔隙率、低密度，則皆可以稱之為氣凝膠。

因?yàn)槊芏葮O低，最輕的氣凝膠僅有0.16毫克每立方厘米，比空氣密度略低，所以也被叫做“凍結(jié)的煙”或“藍(lán)煙”。由于里面的顆粒非常小（納米量級(jí)），所以可見光經(jīng)過它時(shí)散射較?。ㄈ鹄⑸洌?，就像陽光經(jīng)過空氣一樣。因此，它也和天空一樣看著發(fā)藍(lán)（如果里面沒有摻雜其它東西），如果對(duì)著光看有點(diǎn)發(fā)紅（天空是藍(lán)色的，而傍晚的天空是紅色的）。由于氣凝膠中一般80%以上是空氣，所以有非常好的隔熱效果，一寸厚的氣凝膠相當(dāng)20至30塊普通玻璃的隔熱功能。

二、氣凝膠有什么特點(diǎn)

1、孔隙率很高，可高達(dá)99.8%。

2、納米級(jí)別孔洞（20～100nm）和三維納米骨架顆粒（2～5nm）。

3、高比表面積，可高達(dá)1000m2/g。

4、低密度，可低至0.003g/cm3。

5、氣凝膠獨(dú)特的結(jié)構(gòu)決定了其具有極低的熱導(dǎo)率，常溫下可以低至0.013W/（m·K）。

6、強(qiáng)度低，脆性大，由于其比表面積和孔隙率很大，密度很低，導(dǎo)致其強(qiáng)度很低。

三、氣凝膠有什么作用

1、航空航天領(lǐng)域應(yīng)用

與傳統(tǒng)絕熱材料相比，氣凝膠超級(jí)絕熱材料可以用更輕的質(zhì)量、更小的體積達(dá)到等效的隔熱效果，這一特點(diǎn)使其在航空航天應(yīng)用領(lǐng)域具有舉足輕重的優(yōu)勢(shì)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的隔熱材料使用氣凝膠既能起到極好的隔熱作用，又減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)重量。

2、工業(yè)保溫領(lǐng)域應(yīng)用

工業(yè)節(jié)能中，納米孔超級(jí)絕熱材料也起著非常重要的作用，其中有些特殊的部位和環(huán)境，由于受重量、體積和空間的限制，氣凝膠超級(jí)絕熱材料就可以發(fā)揮更大的作用。而且氣凝膠的耐高溫防火特性，在化工領(lǐng)域設(shè)備的保溫上應(yīng)用更加適合。

3、建筑領(lǐng)域應(yīng)用

氣凝膠及其復(fù)合材料在不同建筑領(lǐng)域有不同的應(yīng)用，可以起到卓有成效的節(jié)能效果。材料包括氣凝膠氈/板、氣凝膠保溫砂漿、氣凝膠陽光板，氣凝膠隔熱涂料等。具體的氣凝膠內(nèi)容可瀏覽氣凝聚品牌大全。

4、交通領(lǐng)域應(yīng)用

因氣凝膠具備良好的隔熱保溫和隔聲性能，在交通領(lǐng)域主要應(yīng)用在汽車防火隔熱保溫降噪層、大容量電池組防火防水保溫盒，危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸車、液化天然氣運(yùn)輸船等特種運(yùn)輸工具的保溫防火層，高鐵和地鐵車體保溫隔熱降噪防火層等。

5、環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用

氣凝膠因其極大的比表面積及其特殊的納米多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其具有很好的吸附性能，是活性炭吸附能力的6倍，可廣泛應(yīng)用于廢水處理、水體凈化和油污吸附以及VOCs氣體吸附，是一種新型綠色環(huán)保吸附材料。

6、日常方面應(yīng)用

氣凝膠在日常生活中也大有用武之地。氣凝膠優(yōu)異的隔熱性能，可作為鞋墊、運(yùn)動(dòng)鞋、服裝的填充層，在較低溫度下進(jìn)行保溫?，F(xiàn)在高端化妝品行業(yè)、體育用品行業(yè)也將氣凝膠應(yīng)用于產(chǎn)品中。隨著人們對(duì)氣凝膠的認(rèn)識(shí)和研究的普及，相信它的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)越來越大。

四、氣凝膠的種類有哪些

氣凝膠可分為無機(jī)氣凝膠、有機(jī)氣凝膠、混合氣凝膠和復(fù)合氣凝膠。常見的氣凝膠主要是硅氣凝膠、碳?xì)饽z和二氧化硅氣凝膠，新進(jìn)發(fā)展的氣凝膠主要是氧化石墨烯氣凝膠、富勒烯氣凝膠和纖維/二氧化硅氣凝膠。目前市場上常見的以及研究較多的可分為氧化物氣凝膠材料、炭氣凝膠材料（耐高溫性可達(dá)3000℃）和碳化物氣凝膠材料。

1、氧化物氣凝膠材料

氧化物氣凝膠材料在高溫區(qū)（＞1000℃）容易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變及顆粒的燒結(jié)，其耐溫性相對(duì)較差，但是其在中高溫區(qū)（＜1000℃）具備較低的熱導(dǎo)率。氧化物氣凝膠材料主要有SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、CuO等。

2、炭氣凝膠與碳化物凝膠材料

炭氣凝膠最大的特點(diǎn)就是其在惰性及真空氛圍下高達(dá)2000℃的耐溫性，石墨化后耐溫性能甚至能達(dá)到3000℃，而且炭氣凝膠中的炭納米顆粒本身就具備對(duì)紅外輻射極好的吸收性能，從而產(chǎn)生類似于紅外遮光劑的效果，因此其高溫?zé)釋?dǎo)率較低。但是在有氧條件下，炭氣凝膠在350℃以上便發(fā)生氧化，這使得其在高溫隔熱領(lǐng)域的應(yīng)用受到了極大地限制。隨著SiC、MoSi2、HfSi2、TaSi2等高抗氧化性涂層的發(fā)展，在炭氣凝膠材料表面涂覆致密的抗氧化性涂層，阻止氧氣的進(jìn)一步擴(kuò)散，將使該材料具備極大的應(yīng)用前景。