气凝胶简介
空气凝胶
研究领域
在分形结构研究方而。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。 在“863”高技术强激光研究方面。纳米多孔材料具有重要应用价值，如利用低于临界密度的多孔靶材料，可望提高电子碰撞激发产生的X光激光的光束质量，节约驱动能，利用微球形节点结构的新型多孔靶，能够实现等离于体三维绝热膨胀的快速冷却，提高电子复合机制 产生的x光激光的增益系数，利用超低密度材料吸附核燃料，可构成激光惯性约束聚变的高增益冷冻靶。气凝胶纤细的纳米多孔网络结构、巨大的比表面积、结构介观尺度上可控，成为研制新型低密度靶的最佳候选材料。在作为隔热材料方面。硅气凝胶纤细的纳米网络结构有效地限制了局域热激发的传播，其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，成为一种理想的透明隔热材料，在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。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成为新型冰箱隔热材料。掺人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。 由于硅气凝胶的低声速特性，它还是一种理想的声学延迟或高温隔音材料。该材料的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，如常用声阻匝Zp=1．5×l07 kg/m2·s的压电陶瓷作为超声波的发生器和探测器，而空气的声阻只有400 kg/m2·s。用厚度为l/4波长的硅气凝胶作为压电陶瓷与空气的声阻耦合材料．可提高声波的传输效率，降低器件应用中的信噪比。初步实验结果表明，密度在300 kg/m3左右的硅气凝胶作为耦合材料，能使声强提高30 dB，如果采用具有密度梯度的硅气凝胶，可望得到更高的声强增益。 在环境保护及化学工业方面。纳米结构的气凝胶还可作为新型气体过滤 ，与其它材料不同的是该材料孔洞大小分布均匀，气孔率高，是一种高效气体过滤材料。由于该材料特别大的比表而积．气凝胶在作为新型催化剂或催化剂的载体方而亦有广阔的应用前景。 在储能器件方而。有机气凝胶经过烧结工艺处理后将得到碳气凝胶 这种导电的多孔材料是继纤维状活性碳以后发展起来的一种新型碳素材料，它具有很大的比表面积(600—1000 m2/kg)和高电导率(10—25 s/cm)．而目．密度变化范围广(0.05—1.0 g/cm3)．如在其微孔洞内充人适当的电解液，可以制成新型可充电电池，它具有储电容量大、内阻小、重量轻、充放电能力强、可多次重复使用等优异特性，初步实验结果表明：碳气凝胶的充电容量达3×104/kg2，功率密度为7 kw/kg，反复充放电性能良好。 在材料的量子尺寸效应研究方面。由于硅气凝胶的纳米网络内形成量子点结构，化学气栩渗透法掺Si及溶液法掺C60的结果表明，掺杂剂是以纳米晶粒的形式存在，并观察到很强的可见光发射，为多孔硅的量子限制效应发光提供了有力证据。利用硅气凝胶的结构以及C60的非线性光学效应，可进一步研制新型激光防护镜。通过掺杂的方法还是形成纳米复合相材料的有效手段。 此外，硅气凝胶是折射率可调的材料，使用不同密度的气凝胶介质作为切伦柯夫阀值探测器，可确定高能粒子的质量和能量。因高速粒子很容易穿人多孔材料并逐步减速，实现“软着陆观察被阻挡、捕获的粒子。 作为一种新型纳米多孔材料，除硅气凝胶外，已研制的还有其它单元、二元或多元氧化物气凝胶、有机气凝胶及碳气凝胶。作为一种独特的材料制备手段，相关的工艺在其它新材料研制中得到广泛应用，如制备气孔率极高的多孔硅、制备高性能催化剂的金属—气凝胶混合材料、高温超导材料、超细陶瓷粉末等。目前国际上关于气凝胶材料的研究工作主要集中在德国的维尔茨堡大学、BASF公司、美国的劳伦兹·利物莫尔国家实验室、桑迪亚国家实验室，法国的蒙彼利埃材料研究中心，日本高能物理国家实验室等。国内主要集中在同济大学波尔固体物理实验室、国防科技大学以、浙江省绍兴市的纳诺高科股份有限公司及广东埃力生高新科技有限公司，广东埃力生高新科技有限公司也是目前国内最大的气凝胶产品生产企业。
气凝胶简介演示
降低导热系数
气凝胶的导热系数较高，限制了 其在一些需要低导热系数领域的 应用，需要研发新型材料和制备 方法来降低其导热系数。
增强隔声性能
气凝胶的隔声性能有待提高，需 要研究如何通过改进结构和材料 来增强其隔音效果。
性能优化与改性研究
表面修饰
通过化学或物理方法对气凝胶表 面进行修饰，以提高其润湿性、
耐腐蚀性和抗氧化性等性能。
多孔结构调控
通过改变制备工艺参数，调控气凝 胶的孔径、孔隙率和比表面积等参 数，以提高其吸附性能、隔热性能 和机械性能等。
复合增强
将气凝胶与其他材料进行复合，以 提高其力学性能、电学性能和光学 性能等。
04
气凝胶的研究进展
新型制备方法研究Biblioteka 溶胶-凝胶法通过将无机盐或金属醇盐溶液进行水解、聚合，形成凝胶，再经干燥和热处理得 到气凝胶。此方法制备的气凝胶孔径较小，结构均匀，但制备过程复杂，需要大 量有机溶剂。
超临界干燥法
在超临界状态下，将凝胶置于高压反应釜中，通过控制压力和温度，使凝胶中的 溶剂变成超临界流体，然后迅速释放压力，使凝胶内部形成大量微孔，得到气凝 胶。此方法制备的气凝胶孔径较大，结构较均匀，但需要高压力设备。
3
经过老化、干燥和高温处理后，即可得到气凝胶 。
化学气相沉积法
化学气相沉积法是一种常用于制 备无机气凝胶的方法。
该方法将气体反应物引入反应室 ，在一定条件下发生化学反应， 生成固态物质并沉积在基底上。
通过控制反应条件和沉积时间， 可以制备出具有不同结构和性能
的气凝胶。
模板法
模板法是一种通过使用模板来制备气 凝胶的方法。
气凝胶简介ppt课件
气凝胶的热学特性及其应用
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。
太阳能利用：因此气凝胶特别适合于用作太阳能集热器及其它集热装 置的保温隔热材料，当太阳光透过气凝胶进入集热器内部，内部系统 将太阳光的光能转化为热能，气凝胶又能有效阻止热量流失。
• 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
9
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
气凝胶可以作为飞机上使用的隔热消音材料 。据报道，航天飞机及宇宙飞船在重返大气 层时要经历数千摄氏度的白炽高温，保护其 安全重回地球的绝热材料正是SiO2气凝胶。 美国NASA在“火星流浪者”的设计中，使用 了SiO2气凝胶作为保温层,用来抵挡火星夜晚 的超低温。
20
工业设备及管道的保温
锅炉、炼解炉、 干燥机和窑的 保温
28
安装示意图
29
气凝胶复合材料
应用在暖气管道上的效果图
30
一层6mm厚的气凝胶复合材料 可使热水管的温度从86度降到30度
31
包裹在汽车的发动机上
应用在高速列车上
包裹在储油罐上
铺在地板上
32
33
房屋隔热效果对比
34
冷藏集装箱、保温集装箱
《气凝胶的应用》课件
新能源领域
气凝胶在新能源领域的应用涉及电池隔膜、储能材料等方面， 具有较高的技术门槛和市场需求，未来发展潜力巨大。
气凝胶的环境友好性发展
环保性能提升Leabharlann 气凝胶作为一种环境友好型材料，其 环保性能在未来将得到进一步优化和 提升，如降低生产过程中的环境污染 、提高废弃气凝胶的回收利用率等。
锂离子电池电极材料
总结词
气凝胶作为锂离子电池的电极材料，具有高能量密度、 长寿命和快速充电等优点。
详细描述
锂离子电池是现代电动汽车和可再生能源储存系统的关 键组成部分。气凝胶作为电极材料，能够提供高能量密 度和长寿命的电池性能。同时，气凝胶的快速充电能力 也提高了电池的充电速度和使用效率。此外，气凝胶电 极材料还具有环保、低成本等优点，为电动汽车和可再 生能源储存系统的普及和应用提供了有力支持。
航天器用隔热材料
要点一
总结词
气凝胶因其超强的隔热性能和轻质特点，成为航天器理想 的隔热材料。
要点二
详细描述
在航天领域，气凝胶被广泛应用于航天器的隔热系统，如 卫星和火箭的整流罩、机翼和尾翼等部位。气凝胶能够有 效地阻隔外部热量和内部热量，保护航天器内部的仪器和 设备免受高温和低温的影响。同时，气凝胶的轻质特点也 减少了航天器的重量，提高了有效载荷和能源效率。
油品吸附处理
总结词
气凝胶能够有效吸附油品，在油品处理领域具有广泛 的应用前景。
详细描述
气凝胶具有较大的比表面积和孔体积，能够有效地吸 附油品和其他有机溶剂。在油品泄漏事故中，气凝胶 可以快速吸附泄漏的油品，减少对环境和生态的污染 。此外，气凝胶还可以用于油品脱硫、脱氮等精制过 程，提高油品的质量和环保性。
气凝胶的详细介绍课件
实验案例分析
案例一
采用正硅酸乙酯为硅源，乙醇为溶剂，氨水为催化剂，采用 溶胶凝胶法制备气凝胶。通过改变氨水的浓度，研究催化剂 对气凝胶性能的影响。
案例二
以甲基三甲氧基硅烷为硅源，采用乳化法制备气凝胶。通过 改变乳化剂的种类和浓度，研究乳化剂对气凝胶性能的影响 。
实验注意事项与安全措施
01
02
03
03
气凝胶的生产工艺及设备
气凝胶的生产工艺
气凝胶的生产工艺流程
01
从原料开始，经过一系列的化学反应和物理处理，最终得到气
凝胶产品。
气凝胶生产工艺的分类
02
根据生产工艺的不同，气凝胶可以分为化学气凝胶、物理气凝
胶和复合气凝胶等。
气凝胶生产工艺的特点
03
这些生产工艺具有不同的特点，如生产效率、产品性能等，根
气凝胶市场发展趋势
随着科技的不断进步和应用的深入拓 展，气凝胶市场将迎来更加广阔的发 展空间，预计未来几年将持续保持快 速增长态势。
气凝胶的技术发展趋势
气凝胶制备技术
目前，气凝胶的制备技术已经比较成熟，但制备效率、成本、环保性等方面仍 需进一步改进。未来，研究者将致力于开发更加高效、环保、低成本的制备技 术，以进一步推动气凝胶的应用。
气凝胶生产过程中的问题及解决方案
原料问题
气凝胶生产过程中，原料的纯度、稳定性等因素会影响产 品质量。解决方案：对原料进行严格筛选和检测，确保原 料的质量和稳定性。
反应控制问题
化学反应过程中，温度、压力、浓度等参数的控制会影响 产品质量。解决方案：采用先进的控制系统和检测设备， 对反应过程进行精确控制。
气凝胶的表面覆盖了大量的极性基团，使其具有很高的化学活性和吸附性能，可以 用于催化剂、吸附剂、隔热材料等领域。
气凝胶结构特点
气凝胶结构特点
气凝胶是一种具有特殊结构的材料，其最显著的特点是具有极低的密
度和高度开放的孔隙结构。
下面将详细介绍气凝胶的结构特点。
1. 低密度
气凝胶是一种非常轻盈的材料，其密度通常在0.001-0.5 g/cm³之间。
由于其采用了特殊的制备方法，使得材料中只含有少量固体物质，大
部分是空气或其他气体。
因此，其密度非常低。
2. 高度开放孔隙结构
气凝胶具有高度开放的孔隙结构，这意味着它们具有非常大的表面积
和孔容量。
这种孔隙结构可以通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜
等技术来观察到。
研究表明，气凝胶中的孔隙大小可以控制在纳米级别。
3. 高比表面积
由于气凝胶具有高度开放的孔隙结构，因此它们具有非常大的比表面积。
例如，二氧化硅气凝胶具有比水晶硅高1000倍以上的比表面积。
这种高比表面积使得气凝胶具有很好的吸附性能和催化性能。
4. 超细微观结构
气凝胶的微观结构非常细小，通常在纳米级别。
这种超细微观结构使
得气凝胶具有非常好的光学、电学和热学性能。
例如，二氧化硅气凝
胶可以用作透明保温材料和光学波导器。
总之，气凝胶是一种具有特殊结构的材料，其最显著的特点是低密度、高度开放孔隙结构、高比表面积和超细微观结构。
这些特点使得气凝
胶在吸附、催化、保温等方面具有广泛应用前景。
气凝胶的应用领域
气凝胶的应用领域气凝胶，是一种具有高孔隙率、低密度和超细孔结构的固体材料。
由于其独特的物理和化学性质，气凝胶在众多领域中得到了广泛的应用。
本文将重点介绍气凝胶在热绝缘、吸附分离、催化剂和生物医学领域的应用。
气凝胶在热绝缘领域有着广泛的应用。
由于其低热导率和高比表面积的特点，气凝胶被广泛应用于建筑物的保温材料、航空航天器的隔热材料以及高温设备的隔热保护层。
例如，将气凝胶填充在墙体中，可以有效减少热量的传导，提高建筑物的保温性能；将气凝胶涂覆在航天器的外壳上，可以减少外部热量对航天器内部的影响，提高其工作效率；将气凝胶制成隔热板，可以在高温设备中起到良好的隔热效果。
气凝胶在吸附分离领域也有着重要的应用。
气凝胶的超高比表面积和多孔结构使其具有出色的吸附性能，可以用于吸附和分离气体、液体和固体物质。
例如，在环境保护领域，利用气凝胶对有害气体进行吸附，可以净化空气、去除有毒有害物质；在水处理领域，利用气凝胶吸附剂可以去除水中的重金属离子和有机污染物；在化工生产中，气凝胶可以用作分离剂，实现对混合物的分离和纯化。
气凝胶在催化剂领域也有着广泛的应用。
气凝胶具有大量的活性表面和高扩散性能，可以作为载体或催化剂本身，用于催化反应。
例如，在石油化工领域，气凝胶可以用作催化剂的载体，提高催化活性和稳定性；在环境保护领域，利用气凝胶制备高效催化剂，可以降解有害气体和废水中的污染物；在能源领域，气凝胶催化剂可以用于催化转化可再生能源，提高能源利用效率。
气凝胶在生物医学领域也有着广泛的应用前景。
由于其良好的生物相容性和可调控的孔隙结构，气凝胶在组织工程、药物传递和生物传感器等方面具有巨大潜力。
例如，利用气凝胶制备的人工组织支架可以用于修复和再生受损组织；将药物包裹在气凝胶中，可以实现药物的缓慢释放和靶向传递；将气凝胶用作生物传感器的基底，可以实现高灵敏度的生物分析。
气凝胶具有广泛的应用领域。
其在热绝缘、吸附分离、催化剂和生物医学领域的应用，不仅展示了气凝胶的独特性能，也为相关领域的发展提供了新的可能性。
二氧化硅气凝胶综述
二氧化硅气凝胶简介气凝胶（aerogels）通常是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。
气凝胶是一种固体，但是99%都是由气体构成，外观看起来像云一样。
气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量，有时也被称为“固态烟”或“冻住的烟”。
最常见的气凝胶为二氧化硅气凝胶。
SiO2气凝胶是一种防热隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料，其孔隙率高达80-99.8％，孔洞的典型尺寸为1-100 nm，比表面积为200-1000 m2/g，而密度可低达3 kg/m3，室温导热系数可低达0.012 W/（m•k）。
正是由于这些特点使气凝胶材料在热学、声学、光学、微电子、粒子探测方面有很广阔的应用潜力。
一、气凝胶发展历史早在1931年，Steven.S.Kistler就开始研究气凝胶。
他最初采用的方法是用硅酸钠水溶液进行酸性浓缩，用超临界水再溶解二氧化硅，用乙醇交换孔隙中的水后，利用超临界流体干燥技术制成了最初的真正意义上的气凝胶。
这种材料的特点是透明、低密度、高孔隙率。
但受当时科研手段的限制，这种材料的研制并没有引起科学界的重视。
上世纪七十年代，在法国政府的支持下，Stanislaus Teichner在寻找一种用于存储氧和火箭燃料的多孔材料的过程中，找到一种新的合成方法，即把溶胶- 凝胶化学方法用于二氧化硅气凝胶的制备中。
这种方法推动了气凝胶科学的发展。
此后，气凝胶科学和技术得到了快速发展。
1983年Arlon Hunt 在Berkeley 实验室发现可用更安全、更廉价的二氧化硅气凝胶制作方法。
与此同时，微结构材料研究小组发现可用具有更低临界温度和临界压力的二氧化碳超临界流体取代乙醇作为超临界干燥的流体，使得超临界干燥技术得以向实用化阶段迈进。
八十年代后期，Larry Hrubesh 领导的研究者在Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) 制备了世界上最轻的二氧化硅气凝胶，密度是0.003 g/cm 3，仅有空气的3倍。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
气凝胶的结构与制备
凝胶脱去大部分溶剂 ，使凝胶中液体含量 比固体含量少得多， 或凝胶的空间网状结 构中充满的介质是气 体，外表呈固体状， 所以气凝胶也被称为 干凝胶。
荷叶效应
气凝胶特性
Samuel Stephens Kistler 1931年发明 最轻的固体：0.03 kg/m3 孔径率最高的纳米孔材料： 90%～99.8% 拥有最大比表面积： 200-1000 m2/g 热导率最低的固体材料：TC=12 mW/mK 隔热，透明， 憎水，防震， 隔音 化学性能稳定： 等同于玻璃 （SiO2)
“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、保温气凝胶的 Nhomakorabea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
D.疏水性能 E.经久耐用 F.绿色环保 G.保护设备、便于施工等
使用寿命
阿仑尼乌斯研究方法测试热老化 （等效性实验） 600 ℃,3h
20年后收缩 <1%
气凝胶作为耐高温的无机材料。 使用前后能够保持不粉化、不脆化、不老
化。 不支持霉菌生长，综合性能长期保持不变。 使用年限，与建筑物同寿命。
输油管道的截面比较
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
LNG (液化天然气)
绿色环保、改善能源结构
LNG(液化天然气)
-162℃ 聚氨酯发泡，0.024 W/(K·m） 气凝胶，0.012W/(K·m）
气凝胶复合材料
应用在石油冶炼，储存和管道输送上
安装示意图
气凝胶复合材料
气 凝 胶 热 毡 性 能 特 点 及 对 比
国家玻璃纤维产品质量监督检验中心 导热系数（25℃）测定值为0.014W\(m·K)
back
施工方法
目前国外的价格为20-30 美元 /平方米（6mm） 目前国内的价格为220-300 元/平方米（6mm）
炉体保温 城市高级建筑墙
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
⑷非刺激性物质
⑸不影响人体健康
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
德国DIN5510-S5级、建筑不燃性测试GB\T 5464
气凝胶可以作为飞机上使用的隔热消音材料 。据报道，航天飞机及宇宙飞船在重返大气 层时要经历数千摄氏度的白炽高温，保护其 安全重回地球的绝热材料正是SiO2气凝胶。 美国NASA在“火星流浪者”的设计中，使用 了SiO2气凝胶作为保温层,用来抵挡火星夜晚 的超低温。
工业设备及管道的保温
锅炉、炼解炉、 干燥机和窑的 保温
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 ·
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
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
NASA的彗星灰尘俘获器，装置了气凝胶
彗星离子速度极高,一般 的材料很难捕捉得到。 而硅气凝胶质量较轻,透 明度较好,可升入太空准 确确定这些高速粒子的 位置,且其表面积大、热 导率低对磁和紫外辐射 的抵抗能力强,不受其它 粒子的腐蚀,在太空中是 不可替代的首选材料。 目前在“开创火星”任 务中使用的就是硅气凝 胶,而且收集气凝胶颗粒 可用于保护太空镜。
气凝胶块
纳米多孔SiO2气凝胶以其独特的 结构可有效的阻止热量的传输的， 常温常压下热导率小于0.013 W/m×K，比静止空气的热导率 （0.026 w/k·m）还低，是目前 热导率最低的固体材料，可称为 超级绝热材料。SiO2可在高温下 稳定工作，最高使用温度可达 1400℃，高温下不分解，无有害 气体放出，属于绿色环保型材料
气凝胶的热学特性及其应用
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。
太阳能利用：因此气凝胶特别适合于用作太阳能集热器及其它集热装 置的保温隔热材料，当太阳光透过气凝胶进入集热器内部，内部系统 将太阳光的光能转化为热能，气凝胶又能有效阻止热量流失。
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
特性：高孔隙率、高比表面积 强力吸附剂 效果优于活性炭 防毒面具、动物房除臭等
与传统隔热材料相比， SiO2（二氧化硅）气 凝胶隔热材料可以用更轻的质量、更小的体 积达到更好的隔热效果，这一特点在航空、 航天应用领域具有极大的优势。
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
卡拉玛依油田、辽河油田、河南油田
• 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
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
家电的利用： 用块状、颗粒状或粉末状的气凝胶取代氟里昂发制的 聚氨酯泡沫作为冰箱等低温系统的隔热材料，可以防止氟里昂气体泄 漏破坏大气臭氧层，从而保护人类的生存环境。
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
应用在暖气管道上的效果图
一层6mm厚的气凝胶复合材料 可使热水管的温度从86度降到30度
包裹在汽车的发动机上
应用在高速列车上
包裹在储油罐上
铺在地板上
房屋隔热效果对比
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
气凝胶简介
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。
1993年，气凝胶被应用到宇航服、 太空飞船、航天飞机等。
2006召开了第八界ISA会议，气凝胶 的制备及其表征有了较大的进步。