“隔热王者”气凝胶材料，助力绿色建筑发展

“隔热王者”气凝胶材料

助力绿色建筑发展

气凝胶是一类具有连续三维纳米开孔网络结构的多孔纳米材料，由无机材料或者聚合物大分子通过溶胶-凝胶转变工艺，再经过特种干燥过程制成。气凝胶结构的特殊之处就在于其孔隙率高达99.8%，孔径范围在20-50纳米之间，在这些封闭的微孔中分散着静止空气，这就决定了二氧化硅气凝胶具有高比表面积、低密度、低导热系数（0.012-0.024W/(m·K)）、低介电常数、低声阻抗的性能特点，是当前世界上最轻、导热系数最低的固体材料，其隔热性能是传统保温材料的2-8倍，使用寿命更是传统材料的5倍以上。目前，气凝胶下游应用集中在新能源电池热管理、建筑节能保温隔热及工业管道保温隔热三大领域。

气凝胶作为迄今为止已实现商业化生产的隔热性能最好的材料，对我国降低碳排放、实现“双碳”目标具有重要战略意义。随着国家政策的持续支持，气凝胶材料已在航空航天、海军舰船、高铁动车、新能源汽车、电力、石化、太阳能光热、建筑等领域广泛应用。

△ 气凝胶产品及应用

气凝胶材料在建筑领域的应用是多元化的，一般常用于建筑的内外墙、屋顶、管道、玻璃门窗，通过对建筑材料的改性从而获得更好的应用性能。在响应国家超低能耗、近零能耗建筑目标上，气凝胶材料有如下应用方案：

▪ 气凝胶隔热涂料：气凝胶隔热涂料可涂装在传统墙体、屋顶等表面，在同等厚度下，可以高效地阻断热量传递，显著提高建筑物的隔热保温性能，改善室内舒适度。尤其适用于传统建筑材料不方便替换的城市旧改项目。

▪ 气凝胶夹芯板：气凝胶夹芯板是一种轻质保温墙体材料，具有超低的导热系数，较小的厚度可达到传统材料同样的保温需求，同时可以阻碍火势的蔓延，是A级防火材料，适用于建筑防火结构。

▪ 气凝胶绝热毡：气凝胶绝热毡可用于管道隔热包裹、屋顶、墙体等，作为保温结构的主要保温层。

▪ 气凝胶玻璃：气凝胶作为玻璃窗户的夹心层，在夏季可削弱太阳辐射，在冬季能减少传热热损失，对建筑起到保温节能的作用。通过与普通玻璃的节能计算比较，气凝胶玻璃每年可节约年能量为1180 kWh/a，占总能量的19%。

▪ 气凝胶混凝土：在混凝土中加入气凝胶后，可明显降低混凝土的重量和导热系数，但也会损害混凝土的机械强度，主要应用于建筑非承重墙的内外墙表面，能够提升建筑结构的整体保温节能效果。

在建筑用气凝胶复合制品中，气凝胶隔热涂料产品相对成熟、施工工艺简单，在隔热保温效果上有明显优势，是目前建筑领域应用最广泛的建筑保温方案。

气凝胶隔热涂料是将气凝胶粉体分散在专用高性能树脂乳液中，或与无机粘结剂体系复合制备而成，用到建筑内外墙、工业储罐、反应设备、管道、新能源汽车部件等表面，具有保温隔热、隔音降噪、防火等功能。

△ 气凝胶隔热涂料

气凝胶隔热涂料的高反射率可反射太阳辐射，减少建筑物表面吸收的热量，其极低的导热系数（0.03-0.035W/(m·K)）可有效阻隔热量传递，提供更高效的隔热保温效果。相对普通涂料来说，在同样的光照条件下，可大幅度降低建筑表面温度。

气凝胶隔热涂料可以更方便地应用于各种类型的建筑表面，包括曲面和复杂形状，显著提高空间利用率、减轻建筑物的负载，且施工工艺简单。

气凝胶隔热涂料具有出色的稳定性和耐久性，能够在长期使用中保持隔热性能不变，且不易受到紫外线、湿度和温度变化的影响，不易老化、脱落或损坏，具有较高的耐候性。 

气凝胶隔热涂料采用全水性体系，无添加甲醛、苯等有毒有害物质，对环境友好。同时可以有效降低建筑物的能耗，减少空调和供暖系统的工作负荷，从而节省能源、减少温室气体排放。

△ 武汉先进院自研建筑用气凝胶隔热涂料性能参数表

△ 武汉先进院气凝胶隔热涂料产品介绍

武汉先进院依托强大的研发团队及丰富的研发经验，布局气凝胶“双通道”生产工艺，并不断丰富气凝胶下游产品应用。

团队打破了传统的气凝胶制造工艺，创新开发出更具成本优势的二氧化硅气凝胶常压干燥制备技术，降低生产成本20%，是国内为数不多的同时掌握超临界干燥和常压干燥“双通道”制备气凝胶的单位；同时开发的多元复合气凝胶纤维毡可耐1000°C以上超高温，与合作企业开发并建设了年产5000立方米/年超临界气凝胶产线，产线具备多配方、多产品型号特点，并实现一次性投产。目前，已拥有了气凝胶粉、气凝胶涂料、气凝胶纤维毡、多元复合气凝胶纤维毡、气凝胶隔热泡棉等系列产品，在航空航天、海洋运输、高铁动车、新能源汽车、建筑等领域应用广泛。