气凝胶材料初步应用

气凝胶是一种具有纳米多孔结构的新型材料，1931年由美国科学工作者S.Kistler制得，因轻若薄雾、颜色泛蓝，又被称之为“蓝烟”、“冻结的烟”，创下十余项吉尼斯纪录，在热学、光学、电学、力学、声学等领域显现出许多奇特的性能，被称成为改变世界的神奇材料，是具有巨大应用价值的军民两用技术。

早在1993年美国NASA就已将气凝胶应用到航空航天各个领域。目前应用到服装领域的气凝胶是一种复合材料，它的保暖性很好，但是克重较重，柔韧性较差，而且在使用过程中气凝胶粉末会逐渐逸出，体验效果并不理想。

图1

图1为一代玻纤气凝胶复合材料，在扫描电子显微镜下可清晰的看到气凝胶颗粒浮于表面，它易掉粉、手感硬、不透气、不易剪裁，故在建材及工业上使用为主。

图2

图2为二代S.Kistler纺织专用气凝胶复合材料“蓝奇热”，在显微镜下可以清楚的看到，每个气凝胶颗粒都被捆绑住，具有不掉粉、柔软、可洗、透气等性能，是由陆海明博士带队研发的，并将其申请了发明专利，解决了气凝胶不能应用于纺织行业几十年的难题。

陆海明博士，师从Prof.Robin Grimes (时任英联邦首席科学顾问).本科在帝国理工学院的材料工程专业以一等荣誉毕业，获得了“Ernest Edward Glory Scholarship”。随后，他以EPSRC全额奖学金继续在帝国理工攻读博士学位。回国后，进入上海交通大学，执教鞭于材料学院，并加入潘建生院士的科研团队。2017年与合伙人共同创立疏博（上海）纳米科技有限公司。

气凝胶材料前景预测

目前制约气凝胶市场拓展的最大障碍是其高昂的造价，一旦气凝胶材料的生产成本得以显著下降，市场规模就会急剧扩大，并将革命性地替代传统绝热材料。

目前在工业绝热领域，气凝胶材料同传统保温材料相比具有节能、节省空间、防腐、长寿命等显著优点。气凝胶快速发展的拐点已经悄然到来，技术领先的气凝胶企业将获得爆发式发展。

随着气凝胶材料产能迅速扩张，预计到2020年气凝胶行业企业将迅速增加，整体上进入爆发式的增长阶段，在未来几年可能达到每年19-170亿美元的规模。

资料来源：前瞻产业研究院整理气凝胶材料应用领域

1、气凝胶材料在输热管道方面的应用

现在的工业输送供热管道，管内温度从几十度至几千度都有。这些管道的保温工程多数使用硅酸铝镁质材料、玻璃纤维类材料，可能会存在以下问题：

①保温结构不合理，厚度不规范，效果不到位；

②稳定性差易变形，破损率大，后期保温效果差；

③使用寿命短，维护成本提升，费用增加等；

气凝胶材料在输热管道方面的应用优势：

①隔热效果是传统材料的几倍，高温下更明显寿命更长；

②质轻易剪裁，以适应不同形状的管道设备，减少安装成本；

③体积更轻，减少运输成本和使用面积；

④保温的同时还有降噪等功能，提高环境质量，保护设备；

⑤用更小的体积和厚度就可达到传统材料相同效果，利用率高；

2、气凝胶材料在涂料方面的应用

涂料行业发展至今，分类越发细致。纳米气凝胶复合涂料是新兴的品类，又可分成保温隔热涂料、疏水涂料等不同品种，拥有十分广阔的应用前景。

气凝胶材料在涂料方面的应用优势：

①绿色环保，对生态环境有好处；

②应用广泛，施工操作简单方便；

③维护费用低，修复简单；

④同等保温效果需要的体积更小更薄；

⑤使用寿命长，而且具有很好的防火阻燃性能；

3、气凝胶材料在日常生活方面的应用

气凝胶复合材料以其绝佳的保温性能可广泛应用在睡袋、帐篷、防护服、登山鞋等日用品上，相对于其他材料来说具有最高的抗寒隔热性能，而且更少的厚度和重量使其可以具有更多的潮流与设计方案。

气凝胶的应用领域众多，大到航天军工到高铁动车、核电太阳能、石油化工、冶金建材、热力管网等工业领域的使用；小到日常的生活用品睡袋、帐篷、防护服、登山鞋等等的使用；在未来几年的时间里，气凝胶材料将是行业革命的主战场！希望将气凝胶材料应用到更宽更广的领域，同时也希望各界有识之士能够参与其中，共同携手探索、开拓领域，让科技造福于人！