纳米气凝胶毡柔韧性改良的研究

纳米气凝胶毡虽然具有低体积的密度、低导热系数、低介电常数、高比表面积和高孔隙率等特性，能作为一种良好的保温隔热材料使用，但同时由于单纯的纳米气凝胶毡强度低、韧性差和容易破碎等缺点，大大限制了其在实际生产中的应用。不过近年来，在纳米气凝胶毡柔韧性改良方面的研究也逐渐增多，制备出了柔韧性纳米气凝胶毡、纳米气凝胶保温隔热板等复合材料，并应用于节能建筑、冶金、航天航空和太阳能集水器等行业中。

经过特殊工艺制得的本材料，其中孔隙的平均直径仅为50-60纳米，约为头发直径的千分之一，而空气分子的平均自由程为70纳米左右。在如此之小的空隙中，空气几乎无法流动，从而***了空气的对流导热。

此外，由于大量微小孔洞的存在，本材料几乎具有多的孔壁，而这些孔壁均可视为辐射的反射面和折射面。一毫米厚度的本材料就含有上万层的反射面和折射面，很好地阻隔了辐射导热。同时为了更好***材料的辐射导热，本材料添加了一些纳米级的反辐射物质，可以很好的反射/吸收热辐射。因此对于辐射导热本材料也有很好的***作用。气凝胶材料隔热原理。

气凝胶，又称为干凝胶，是化学溶液经反应，先形成溶胶，再凝胶化获得的凝胶，除去凝胶中的溶剂，获得的一种空间网状结构中充满气体，外表呈固体状密度极低的（接近空气密度）多孔材料。气凝胶是目前已知轻的固体材料，也是迄今为止保温性能好的材料,在众多领域有着广泛而巨大的应用价值，被称为“改变世界的神奇材料”。

工业建筑和维持室内舒适温度所消耗的能量占到世界每年总能耗的30%以上，隔热材料的使用可以提高建筑物的能量利用率和降低能耗。然而，传统的有机隔热材料普遍，有机阻燃剂的使用则会对环境和人类健康造成危害。目前市场上使用的有机无机复合隔热材料虽然阻燃性有所提高，但不耐腐蚀。

2011年至今，同济大学针对耐高温气凝胶，特别是氧化铝气凝胶进入了深入的研究。祖国庆等通过氧化铝与氧化硅复合，以及一系列表面修饰技术，制备了硅/铝复合气凝胶，复合气凝胶在1000℃热处理后线收缩为0%，1200℃热处理后线收缩为2%，1200℃处理后比表面积仍高达185 m2/g。该性能达到水平。接着，我们将氧化铝气凝胶与莫来石纤维毡进行复合，制备了氧化铝基耐高温复合材料，1200℃下热导率约为传统莫来石纤维毡的一半。此后，我们引入了红外遮光剂TiO2来***复合材料在高温下的辐射热传导，进一步提高其保温隔热性能。