全球主要通过碳排放量衡量各行业对气候变化的影响程度。统计结果表明，全球总能耗中大约40%为建筑能耗。可见，建筑业是主要碳排放行业之一，建筑业的低碳发展是引领我国低碳道路的周期引擎。在全球建筑总能耗中，冬季采暖能耗所占比例最大，约占整个建筑能耗的2/3，夏季的制冷能耗约占整个建筑能耗的1/3。
近十年来，我国每年房屋竣工面积8亿平方米左右，据估算，我国90%以上是高能耗建筑，而既有的约430亿平方米建筑中，只有4%的建筑采取了能源效率措施，我国单位建筑面积采暖能耗约为发达国家新建建筑的3倍。
随着国家节能减排方针的实施，目前对建筑的保温性能要求越来越高。新型材料可以用于低碳建筑。低碳、零碳建材是实现碳中和的关键，也将带来建筑结构和形式的革命性变化。
随着我国建筑节能标准的不断提高，为了达到标准要求，墙体用保温材料的厚度也变得越来越厚。过厚的保温材料使得一些项目在空间设计和应用技术方面受到一定的限制，因此，寻求一种安全性高、保温隔热、轻薄防火、节能环保的新材料来替代传统保温材料成为建筑节能领域急需解决的问题。
气凝胶被誉为21世纪最有前途的新材料之一。二氧化硅气凝胶是一种高孔隙率、高比表面积、低密度、低导热率、低介电常数和低折射率的多孔材料。二氧化硅气凝胶独特纳米多孔结构使其在热学、电学、声学、光学等方面具有独特的性能。
随着我国建筑节能要求的不断提高，学术界对气凝胶的认识也在不断深入，开发以气凝胶为基础原料的高效隔热保温材料将成为建筑节能的一个重要研究方向。
将二氧化硅与其他材料复合制备成复合材料应用于建筑领域，同时兼顾防火、隔声等要求，可满足新国标对隔热保温材料的要求。 目前，主要通过气凝胶与传统材料复合来提升传统材料的性能，主要的产品形式有涂料、板材、毡材等。
下面主要从这几个方面做详细介绍。
2.1 气凝胶玻璃
气凝胶玻璃是基于气凝胶新材料和传统中空玻璃技术而发展起来的新一代建筑围护结构产品，能有效解决目前建筑玻璃能耗高、安全性低，舒适性差等问题。
气凝胶玻璃是将透明气凝胶填充于玻璃夹层中形成的一种胶芯结构，整体为半透明的毛玻璃效果，在阳光下为青色、白色或者蔚蓝色。
中空玻璃中间层可填充透明气凝胶颗粒，也可填充整块透明气凝胶。一般来说填充整块气凝胶的透明度更高，但是整块透明气凝胶成本高昂，无法普及使用，所以目前市场上看到都以填充透明颗粒为主。
Fricke等人将二氧化硅气凝胶作为夹层填充于双层玻璃中制备出的新型气凝胶隔热玻璃热导率低至0.002 W·m-1·K-1。
气凝胶玻璃主要应用于机场候机楼、高铁站、图书馆、美术馆、艺术中心、医院、购物中心等公共建筑的采光顶，别墅的阳光房等。
透明气凝胶需要严格控制溶胶、凝胶和干燥过程，以及气凝胶的孔结构，才能保证其光学性能。在实际生产过程中，严格控制以上条件，会大量增加成本，所以目前国内市场气凝胶玻璃使用较少，主要用于展示或演示。
而国外的沙漠地区相对使用较多，美国卡博特公司很早就推出了气凝胶玻璃。 位于长沙湘江新区的李自健美术馆项目主、副大厅，面积合计1000 m2，厅高度约10 m，穹顶采用采光气凝胶玻璃。
近年来，由于纳米理论与纳米技术迅速发展，人们对纳米绝热涂料越来越感兴趣。Zulhelmi-Alif-Abdul A，Shams-Ghah-farokhi F，Jabbari M，Naccm J等人对纳米绝热涂料开展了广泛的研究。将SiO2气凝胶应用到绝热涂料的研制中取得了显著的研究成果。
T/CECS 10126-2021《气凝胶绝热厚型涂料系统》中规定气凝胶涂料的导热系数小于等于0.044 W∙m-1∙K-1。目前，市面上的气凝胶涂料的导热系数可低至0.030 W∙m-1∙K-1。
气凝胶涂料系统主要用于建筑外饰、建筑墙体、屋面等保温隔热。气凝胶涂料具备良好的隔音降噪功能，防火等级可达A级，抗开裂性能和自洁性能非常优良，可有效防止热胀冷缩问题造成的保温材料和外装饰面开裂以及脱落问题。
目前国内气凝胶涂料的生产企业主要有上海中南建筑材料有限公司、深圳中凝科技有限公司、江苏晨光涂料有限公司、深圳恒固纳米科技有限公司等。
气凝胶涂料系统被用于阳泉市洪西小区等七小区300万平方米旧楼节能改造工程中。外墙使用2 mm气凝胶涂料涂层系统后，经实际检验保温、隔热、防水效果良好。冬季室内平均温度较同朝向未进行节能改造的房屋提高了5.8 ℃，得到了居民用户的普遍认可。
疫情期间，气凝胶复合不燃保温板被应用于低碳核酸采样间的制造。制备的气凝胶低碳核酸采样间已被深圳市宝安区政府、太原市政府等大批量采购，用于疫情防控。
深圳市南山区华侨城波托菲诺小区业主全屋吊顶及墙体皆采用气凝胶毡做隔音隔热防护。相比于同户型，夏季空调的同比用电量下降40%，楼上楼下隔音量为20分贝，墙体保温层厚度降低到20mm以内，性能指标达到国家75%节能要求。
二氧化硅气凝胶材料在应用中
存在的问题及解决途径
3.1 成本问题
二氧化硅气凝胶作为一种前沿新材料，其技术门槛高，研发投入和产业化设备投入巨大，加之产业化规模较小，导致其成本居高不下。建筑领域对气凝胶材料需求巨大，目前高昂的造价成为限制气凝胶材料在建筑领域大规模推广使用的主要因素。
气凝胶的制备主要有超临界和常压两种工艺。超临界工艺存在一次性设备投资大，设备要求高，高压操作危险等缺点，常压工艺是一种趋势。相比于超临界制备工艺，常压干燥工艺可以采用价格低廉的水玻璃作为原料，无需特种压力设备，生产安全性高，但也存在生产周期长、干燥效率低等问题。
例如，以无机、有机纤维作为基材，通过在气凝胶的制备过程中加入不同基材，制备出气凝胶玻璃纤维毡、气凝胶陶瓷纤维毡、气凝胶预氧丝纤维毡等；
目前市售的气凝胶保温隔热产品主要为气凝胶玻璃、气凝胶毡、气凝胶涂料、气凝胶卷材、气凝胶膏料、气凝胶板材，产品种类单一，尚未形成体系，而且其应用施工工艺具有明显的限制。
随着建筑节能要求的不断提高，超低能耗建筑、近零能耗建筑的逐步推广，对保温材料的功能耐久、安全构造等提出更高要求，现有国家行业标准JGJ 144-2019《外墙外保温工程技术规程》已不能满足国家强制性标准(GB 55015-2021)的要求。
近年来，为了响应国家碳中和碳达峰要求，各级政府出台了许多推动新材料、新技术和低碳建筑发展的政策和方针。
中共中央、国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》均提出要推动气凝胶等新型材料研发应用。
中共中央、国务院印发《关于推动城乡建设绿色发展的意见》提出大力推广超低能耗、近零能耗建筑，发展零碳建筑。
2021年9月22日，政府发布的《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中指出：推动气凝胶等新型材料研发应用，大力发展节能建筑，全面推广绿色低碳建材。
