纤维素基气凝胶在保温隔热领域的应用

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随着全球能源、环境方面的变化，保温隔热材料既要具有优异的保温隔热、强度性能，同时需要满足环保、可持续和可降解等要求。

常用的保温隔热材料主要包括：高熵热障涂层陶瓷材料、 聚苯乙烯、玻璃棉和SiO2气凝胶等。传统的无机气凝胶材料，如SiO2气凝胶材料，被称为“第一代气凝胶材料”，具有独特的 三维骨架结构、优异的保温隔热性能。在大部分的工程建设中，保温隔热材料的作用不仅仅是保温隔热， 还需要具有良好的力学性能，而SiO2气凝胶具有脆性大、弯折难以恢复、易粉末化等缺点，这些缺点严重限制了其应用。

纤维素是地球上储量最丰富的天然高分子材料，具有来源广泛、成本低廉、可降解、可再生、无毒无害、易改性等优势。纤维素基气凝胶材料具有高孔隙率、低导热性和超低密度等特点，被称为“第三代气凝胶”，通过对纤维素基气凝胶进行适宜的改性处理，可赋予其吸附、隔热、隔音、防水等性能，在储能、隔热、催化剂载体、吸附剂和电磁屏蔽等诸多领域得到应用。

纤维素基气凝胶具有优异的保温隔热性能，有广阔的应用前景，如应用于宇航服和发动机叶片材料、建筑用保温板和隔热毡、石油输油管道和保温管套、 隔热织物及汽车用电池隔热棉等。

纤维素基气凝胶在保温隔热方面的应用

1.航空航天领域

飞行器在运行时，会与空气产生巨大摩擦，飞行器表面的温度快速升高，使得耐损耗周期缩短。延长飞行器的使用寿命，需要特殊的材料以减少使用过程中的磨损。纤维素基气凝胶的孔隙率高、孔内热阻高、材料内部呈现蜂窝状且具 有质量轻、导热差的特点，可用于飞行器发动机梯度隔热、舱室隔热保暖等领域，如火星探测器的发动机外壳、运货飞船低温锁柜的隔热板等。

2.石油领域 

石油的运输和储藏是整个化工过程的重要环节。石油管道材料需要优异的保温隔热性能及吸附性能，有报道称纤维素基气凝胶已经成为首选材料。如以羧基纤维素纳米纤维和海藻酸铵为原料制备纤维素基气凝胶，在两者质量比为1∶1时，该复合材料的三维结构最紧密， 其相变温度和相变焓较高，不仅实现了亲水向疏水的转变，而且提高了复合材料的保温隔热性能，满足了其作为石油管道保温隔热材料的多重需求。此外，在运输时，为避免掺杂重金属离子杂质，可利用纤维素基气凝胶的多孔结构吸附重金属离子，达到吸附和保温隔热的双重作用。

3.建筑领域 

建筑领域使用的保温隔热材料不仅需要具备保温隔热性能，在不同情况下还需具备阻燃、隔音或防水性能。多孔的三维结构有助于纤维素基气凝胶的内部 稳固、热量分散和阻隔声波，可被用于建筑的隔音隔热材料。

4.其他领域 

除航空航天、建筑、石油管道领域，纤维素基气凝胶作为保温隔热材料在其他领域也发挥了重要的作用，如纺织、化工、航海和能源等。

来源：[1]张潇,胡豪,侯庆喜,刘苇.纤维素基气凝胶在保温隔热领域中的研究进展[J].中国造纸,2023,42(02):86-93.