纳诺气凝胶(完整版)
纳诺高科气凝胶产品施工手册
管道上，缠绕方向应与材料搭接方向一致， 捆扎平整，玻璃丝布搭接尺寸为宽度的 1/2。 推荐使用宽度为 10～30cm 的玻璃丝布。层的环向接缝应错位气凝胶绝热毡宽度的 1/2 进行捆扎。最后敷设金属保护层。
图 10
图 11
附注：当管道表面温度较高时，可在温度符合要求（280℃≤T＜550℃）的管道表面及气凝胶绝 热毡表面敷设一层铝箔，反射热辐射。
1.2 安全防护
气凝胶产品绿色环保、安全无害。虽然在运输、施工过程中会有粉尘出现，但这些粉尘的 粒径远大于 15 微米，而且气凝胶是属于无定形二氧化硅结构，它不具有晶型结构，因此不 会危害人体健康。我们建议施工人员佩戴防尘口罩、防尘帽和手套（如有条件可穿戴连体 工作服），这样能减少气凝胶粉末粘在身上时带来的“干燥感”。有风时还应佩戴防风眼罩， 如不慎入眼，应立即用清水冲洗。
图3
图4
5) 敷设的每段气凝胶绝热毡沿管道方向的搭缝应进行错缝，最后敷设金属保护层。
纳米气凝胶工艺流程
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1. 原料制备。
选择合适的原料，如硅烷、金属氧化物或聚合物单体。
气凝胶
美国国家宇航局研制出的一种新型气凝胶，由于密度只有每立方厘米3毫克，曾作为“世界上密度最低的固体” 入选《吉尼斯世界纪录》。
气凝胶
化学品Leabharlann 1 定义03 制备方法 05 超轻
目录
02 特性 04 作用
气凝胶是指通过溶胶凝胶法，用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材料。 如明胶、阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。气凝胶也具凝胶的性质，即具膨胀作用、触变作用、离浆作用。
气凝胶是世界上密度最小的固体，2022年度化学领域十大新兴技术之一。
作用
研究单位
研究领域
其他用途
在分形结构研究方面。硅气凝胶作为一种结构可控的纳米多孔材料，其表现密度明显依赖于标度尺寸，在一 定尺度范围内，其密度往往具有标度不变性，即密度随尺度的增加而下降，而且具有自相似结构，在气凝胶分形 结构动力学研究方面的结构还表明，在不同尺度范围内，有三个色散关系明显不同的激发区域，分别对应于声子、 分形子和粒子模的激发。改变气凝胶的制备条件，可使其关联长度在两个量级的范围内变化。因此硅气凝胶已成 为研究分形结构及其动力学行为的最佳材料。
特性
气凝胶(2张)这种新材料密度仅为3.55千克每立方米，仅为空气密度的2.75倍；干燥的松木密度（500千克每 立方米）是它的140倍。这种物质看上去像凝固的烟，但它的成分与玻璃相似。由于它的密度极小，用于航空航 天方面非常合适。美宇航局喷气推进实验室，该实验室琼斯博士研制出的新型气凝胶，主要由纯二氧化硅等组成。 在制作过程中，液态硅化合物首先与能快速蒸发的液体溶剂混合，形成凝胶，然后将凝胶放在一种类似加压蒸煮 器的仪器中干燥，并经过加热和降压，形成多孔海绵状结构。琼斯博士最终获得的气凝胶中空气比例占到了 99.8%。
气凝胶物理化学性能参数
气凝胶性能参数百科：最早由美国科学工作者Kistler在1931年制得（硅气凝胶）。
气凝胶的结构特征是拥有高通透性的圆筒形多分枝纳米多孔三位网络结构，拥有极高孔洞率、极低的密度、高比表面积、超高孔体积率，其体密度在0.003-0.500 g/cm3范围内可调。
（空气的密度为0.00129 g/cm3）。
气凝胶内含大量的空气，典型的孔洞线度在l—l00纳米范围，孔洞率在80%以上，是一种具有纳米结构的多孔材料。
是目前已知的最轻的固体材料，也是迄今为止保温性能最好的材料。
1、低密度：气凝胶中一般80%以上是空气，是世界上密度最小的固体，密度为3.55kg/m3，为空气的2.75倍,干燥松木（500千kg/m3）的1/140。
最轻的硅气凝胶仅有0.16mg/cm3，仅是空气密度的1/6。
2、绝热：可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化，最高能承受1400摄氏度的高温，绝热能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。
固态热导率比相应的玻璃态材料低2—3个数量级。
纳米微孔洞抑制了气体分子对热传导的贡献，硅气凝胶的折射率接近l，而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上，能有效地透过太阳光，并阻止环境温度的红外热辐射。
通过掺杂的手段，可进一步降低硅气凝胶的辐射热传导，常温常压下掺碳气凝胶的热导率可低达0．013w/m·K，是目前热导率最低的固态材料，可望替代聚氨脂泡沫（0.022～0.033w/m·K，705于经理提供的数据为0.029w/m·K，芳纶蜂窝0.086w/m·K，夹层芳纶蜂窝0.084w/m·K）。
掺入二氧化钛可使硅气凝胶成为新型高温隔热材料，800K时的热导率仅为0．03w/m·K，作为军品配套新材料将得到进一步发展。
其他方面：1、低声速特性：是一种理想的声学延迟或高温隔音材料，声阻抗可变范围较大(103—107 kg/m2·s)，是一种较理想的超声探测器的声阻耦合材料。
纳诺科技——质量造就品牌 创新引领未来
纳诺科技——质量造就品牌创新引领未来
张逸筠
【期刊名称】《保温材料与节能技术》
【年(卷),期】2017(000)005
【摘要】敢为人先，领跑国内气凝胶行业什么是气凝胶？气凝胶是目前已知的最轻的固体材料，因其具有纳米多孔结构（1～100nm）、低密度（1～500kg／
m^3）、低介电常数（1．1～215）、低导热系数（0．013～0．025W／（m·K）、高孔隙率（80～99．8％）、高比表面积（200～1000m^2／g）等特点，在力学、声学、热学、光学等诸方面显示出独特性质，在航天、军事、通讯、医学、建材、电子、冶金等众多领域有着广泛而巨大的应用前景，被称为“改变世界的神奇材料”。
【总页数】6页(P26-31)
【作者】张逸筠
【作者单位】《保温材料与节能技术》编辑部
【正文语种】中文
【中图分类】TQ424.1
【相关文献】
1.科技改变教育创新引领未来r——科技教育•创享未来"互联网+教育"创新周侧记[J], 韩羽
2.KGK:质量成就品牌创新引领未来 [J], 申海鹏
3.强化质量管理注重品牌培育用科技创新引领企业发展 [J], 常州市第八纺织机械有限公司
4.中建友防水:以进取造就改变以创新引领未来 [J], 贾肖肖;张欣
5.依托科技支撑创新引领未来——兰州化工研究中心高质量发展纪略 [J], 马建刚;仇国贤
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气凝胶介绍-纳诺科技
二、二氧化硅气凝胶产品介绍
e-Business Perspective
二氧化硅气凝胶因其独特的结构，可有效阻止热 量传输的三种方式。
二、二氧化硅气凝胶产品介绍
气凝胶通过与无机纤维的复合，制成目前世界上最好的绝热材料。
铸件
冻结
硅溶胶 催化剂
掺杂剂
包装成滚筒状 便于运输
干燥纤维毯
超临界提取
烘干
二、气凝胶产品（特性）
节能报告中石油西北节能监测中心节能报告中石油西北节能监测中心防火性烟雾检测报告防火性烟雾检测报告sgssgs低温导热系数吸水率抗压强度检测报告低温导热系数吸水率抗压强度检测报告大连石油化工节能监测中心大连石油化工节能监测中心高温导热系数检测报告高温导热系数检测报告洛阳国家耐火材料质量监督检验中心洛阳国家耐火材料质量监督检验中心导热系数密度吸水率检测报告导热系数密度吸水率检测报告南京玻纤院南京玻纤院应用领域冶金锻造冶金锻造石油化工石油化工天然气天然气新能源汽车新能源汽车船舶车辆船舶车辆建筑节能建筑节能航空航天航空航天户外装备户外装备气凝胶应用案列气凝胶应用案列产品已在军事领域广泛应用美国太空总署研制的宇航服隔热层美国ddg51驱逐舰隔热防火保护气凝胶应用案列气凝胶应用案列产品在国内各个领域的广泛应用中国南车北车集团在200与380公里高铁车体保温隔热与防火保护在中石化茂名及中广核集团300管道保温隔热改造等国家重点项目中得到应用
防火性、烟雾检测报告（SGS）
节能报告（中石油西北节能监测中心）
三、二氧化硅气凝胶应用
石油化工 冶金锻造
天然气
航空航天 应用领域 户外装备
船舶车辆 新能源汽车
建筑节能
☆ 气凝胶应用案列
产品已在军事领域广泛应用
气凝胶简述
五氧化二钽-二氧化钛复合气凝胶（Ta2O5/TiO2）
纤维素-二氧化硅复合气凝胶
气凝胶相关检测标准
国家标准化管理委员会2017年10月14日发布公告， 气凝胶国家标准:《GB/T 34336-2017 纳米孔气凝胶复 合绝热制品》正式发布。该标准于2018年9月1日实施。 据悉这是中国第一个气凝胶材料方面的国家标准。
气凝胶的发展历史
• 早在1931年，美国加州太平洋大学的Steven S.Kistler就通过超临界干燥方法成功制备出二 氧化硅气凝胶。但因其制造成本高昂、易碎性，一直被局限在实验室中。
• 20世纪70年代，法国Teichner研究组开创了高品质气凝胶的快速制备方法，之后欧洲诸国如 瑞典、德国掀起了气凝胶研发的高潮。
08 建筑保温 10 环境净化 12 冷藏冷冻
纳米气凝胶毡
1
已经商品化的 气凝胶产品
纳米气凝胶板
2
气凝胶布、纸和异形件
气凝胶颗粒
气凝胶粉末
气凝胶涂料
3 4 5 6
气凝胶商业化进程的影响因素
制备工艺复杂
制备成本偏高
生产周期长
易燃、易爆
复合气凝胶举例
复合气凝胶材料的制备方法通常有两种：一种是在 凝胶过程前加入掺杂材料；另一种是先制备气凝胶颗粒 或者粉末，再加入掺杂材料和黏结剂，经模压或注塑成 型制成二次成型的复合体。一般所采用的掺杂材料有玻 璃纤维、莫来石纤维、岩棉、硅酸铝纤维、高岭土、蒙 脱土等。选用的掺杂材料的种类因气凝胶复合材料的应 用目的不同而不同。
• 1999年，美国宇航局的喷气推进实验室为“星尘”号太空探测器配备了尘埃收集装置，内部 填充气凝胶，用以捕获彗星尾部中高速的宇宙尘埃样品。
纳米气凝胶
纳米气凝胶
1纳米气凝胶
纳米气凝胶是指利用机械或物理方式将多种细小的三维互立的晶体结构制成的透明凝胶物质，其中气体成分项介于50-95%之间。
纳米气凝胶是由由传统凝胶结构形成的微小空腔不断碎裂，形成由多个微小室等构成的复杂空腔产生的新型凝胶结构，具有气泡状结构与普通凝胶的明显不同。
2工程特性
在纳米尺度的控制下，纳米气凝胶的物理性质发生了相应的变化，纳米气凝胶关键结构之间的性能特性也同时发生变化。
凝胶的吸收和释放性能良好，透乳性能强，抗紫外线性能良好，温度敏感性变化较小，承载力强，触觉舒适性好，真空性能良好，具有良好的粘弹性能，并具有很强的抗缺陷能力，具有环保和健康的特点，从而拓展了传统气凝胶的新领域。
3应用领域
在纳米气凝胶的应用领域中，软组织修复材料、多齿胶带、基础化妆品、多囊系统、背心式外衣衬衣、气味改性剂、外科材料、凝胶瓶等也都可以采用纳米气凝胶。
纳米气凝胶的应用不仅局限于生活消费产品，而且在医疗、建筑、农业等诸多领域也是它的重要应用环节。
同时，纳米气凝胶也被应用在科学研究中，如高分辨率荧光共振
能量转移仪、全空间栅格布置、定向自组装等，是创新技术实现先进性能、应用与可靠性的重要载体。
4研究前景
纳米气凝胶不仅可以拓展传统气凝胶的众多应用，而且也将成为科学家在材料研发、生物信息处理等领域的重要助力，它可以用来制作复杂的模型来实现新的应用以拓展种类多样的技术。
同时，纳米气凝胶作为一种新型结构材料，还可以用于隔热隔音、污染处理等，在空气净化系统、物流系统等以及未来科技进步发展领域，起着不可替代的作用。
总之，纳米气凝胶有着广阔的应用前景，非常有发展潜力。
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二氧化硅气凝胶是太空任务的高科技材
料，纳诺高科的革命性创举使它从仅供科研
试验的样品投入到大规模生产；也使得它从
航天航空工程、军工行业的新贵转入到民用、
商业应用领域，所付出的前期成本耗资巨大，
但当前的费用已经降低到民用可以承受的价
1993年，气凝胶被应用到宇航服、 太空飞船、航天飞机等。
2002年，美国宇航局创立Aspen气凝胶公 司以供研发和生产气凝胶。
• 2004年，绍兴纳诺高科有限公司建厂试生 产，注册资金5000万，占地300余亩。
• 2006年4月，投资2亿建成世界上最大的二 氧化硅气凝胶生产基地，年产量3吨，并 正式投入运行。
气凝胶的体育竞技系列
邓普禄气凝胶255网球拍
韧性 轻质 拉伸强度 结构力度
其它应用领域
汽车汽电车池组电保温池，发组动机、及保排气温管隔热
炉体保温 城市高级建筑墙
纳诺高科气凝胶复合材料
美国环保署证实：
气凝胶作为非晶体硅
⑴无毒性，无诱变，不腐蚀
⑵无致癌作用
⑶硅进入人体不起化学反应，不被人体吸收
卡拉玛依油田、辽河油田、河南油田
开发南海油气 保卫领海主权
未来深海油气的开采应用气凝胶是必然趋势
我公司对我国海洋领土主权十分关切，望同中海油关于 加速东海、南海深水、超深水油气开发等项目早日展开 合作，坚决捍卫我领海主权和海洋权益。
LNG (液化天然气)
绿色环保、改善能源结构
LNG(液化天然气)
⑷非刺激性物质
⑸不影响人体健康
纳诺气凝胶的优势
A.导热系数低 B.密度小 C.持久耐热、防火性能
• 2012年，第二个工厂开始施工建设。预计 到2013年4月投入生产，产能为现有10倍， 达到20000立方米。
纳诺高科·气凝胶块
2004年，解决了实验室制备纯气凝胶 到大规模量产气凝胶的突破性难题
2005年，气凝胶与纤维毡复合研制成 功，并投产建成小试验线。解决了纯 气凝胶因其易碎性而无法真正应用到 保温行业的问题。
• 热传导：由于近于无穷多纳米孔的存在，热流在固体
中传递时就只能沿着气孔壁传递，近于无穷多的气孔壁构 成了近于“无穷长路径”效应，使得固体热传导的能力下 降到接近最低极限
气凝胶在太空任务的应用
美“火星探路者”探测器 （保护机器人电子仪器设备）
“火星漫步者”，抵挡入夜-100℃超低温
俄罗斯“和平号”空间
绍兴市纳诺高科有限公司
朱朝煜 制作
源自太空任务的高科技材料
——掀起绝热保冷新革命
气凝胶的发展历程
1931年，美国斯坦福大学Kistler通过水解水 玻璃首次制备得到气凝胶。
1985年，德国维尔兹堡大学物理所组织召开首届 “气凝胶国际研讨会”简称ISA。（2012年，为第 十届ISA会议）
格点。
工业设备及管道的保温
锅炉、炼解炉、 干燥机和窑的 保温
汽轮机 的保温
沉淀器/过滤 器的内衬的 保温
导管、 烟道的 保温
储罐的 保温
蒸馏塔的 保温
流程管道 的保温
冷流程管 道的保温
容器保温
阀门箱和 其他松散 填充材料 的保温
管道设备保温的实物图
相同保温效果，与传统材料的对比
石油石化行业 稠油开采环节：饱和蒸汽、过热蒸汽、热水
-162℃ 聚氨酯发泡，0.024 W/(K·m） 气凝胶，0.012W/(K·m）
理想材料： 适应低温介质，能够应对易挥发或易燃物的处理。
全国在建或已经建成的LNG重大项目22个，加注站200多家。 东南沿海省份构成LNG接收站与输送管网，向中部辐射。
LNG使用计划部门预计： 2020年，使用量达2400亿立方米，天然气加注站12000座。
冷藏集装箱、保温集装箱
罐式集装箱
特殊集装箱
救 生 舱 隔 热 层 内 部 结 构 示 意 图
气凝胶进军时尚界
Hugo boss
“零夹层”气凝胶纤维
3mm防风衣 （40mm羽绒服）
碳纤维加气凝胶内底 英·安妮·怕你特尔征服 喜马拉雅山
气凝胶材质帐篷 适用于极低恶劣环境 南极洲、北极圈探险队专用 防水、透气、质轻、保温
2006年，低中高温段各型号气凝胶绝 热毡均取得突破，并落实投产。
2006年至今，产能逐步扩大。 201 3年，建成两条生产线，满产可达 30000m³。
气凝胶的特性
纳米级材料（50nm） 低导热系数（0.013W/(K·m)） 低密度（3kg/m3 ） 高孔隙率（催化剂、吸附剂） 低折射率
站
绝缘
首席
—邹哲
“星尘计划”
美宇航局星尘计划
科学家
—
星 尘 计 划 模 拟 图
2008年5月，邹哲博士应邀来我 公司考察指导。
宇宙飞船重返地面 高速飞行中承受大气层剧烈摩擦 气凝胶隔绝千摄氏度高温 保障航天器安全返还
美·宇航服气凝胶材质的隔热内里 该夹层约18毫米厚度 能够帮助宇航员承受抗击 1400℃的高温~-130℃的超低温 ·
美总统奥巴马视察 拉斯韦加斯的内利斯空军基 太阳能电池板
新型太阳能热水器 集热效率提高1倍 热损失下降到现有水平的30%以下
英·美洲豹战斗机·机舱隔热层
美·鱼鹰直升机·舱壁隔热和红外线
6mm气凝胶能够承受1kg烈性炸药爆炸 不变形、不损坏 且硬度、韧性可调节 与特殊材料复合可优化提升性能 军用车辆外部装甲
气凝胶保温绝热原理
• 对流：当气凝胶材料中的气孔直径小于70nm时，气孔
内的空气分子就失去了自由流动的能力，相对地附着在气 孔壁上，这时材料处于近似真空状态。
• 辐射：由于材料内的气孔均为纳米级气孔再加材料本身
极低的体积密度，使材料内部气孔壁数日趋于“无穷多”， 对于每一个气孔壁来说都具有遮热板的作用，因而产生近 于“无穷多遮热板”的效应，从而使辐射传热下降到近乎 最低极限
军事应用
美·DDG51驱逐舰
船舶保温，如锅炉、舱壁、舱体、甲板、 热力源、管道、烟囱和甲板等
气凝胶在太阳能能源应用原理
Ⅰ.气凝胶材质透明，光线可自由透射 Ⅱ.低折射率，对入射光几乎没有反射损失，太阳光透过率高达87% Ⅲ.纳米孔状材料，内部存在大量微小孔洞，孔隙率在80%~99.8%。 布满了无限多的孔壁，而这些孔壁都是辐射的反射面和折射面，极大 地阻滞了辐射的热量散失。