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。

气凝胶应用热力管网：热力管网保温的目的是减少热媒在输送过程中的热量损失，节约能源，提高系统运行的经济性和安全性。保温层的作用是减少能量损失、节约能源，提高经济效益，保障介质的运行参数，满足用户生产生活要求。对于高温介质管道的保温层来说，还可降低保温层外表面温度，改善环境工作条件、避免事故发生。保温直埋管在国外一些发达***已成为一项比较成熟的***技术。近十几年，我国供热工程技术人员通过消化、吸收这项***技术，正推动着国内管网敷设技术向更高的层次发展。

气凝胶材料孔隙的大小在纳米量级，其空洞率高达80-99.8%，孔洞的典型尺寸为1-100nm，比表面积为600-1000㎡/g，材料密度可低达3kg/m3。

气凝胶的隔热性能如此出色，正是因为气凝胶空洞率高，以致于材料几乎是由分子长链组成。这样在传热过程中，热传导沿着分子链传导，传热路径被大大拉长，出现了“长路效应”。

实际上，气凝胶对热辐射、热对流的阻隔作业也非常明显。

这样综合表现出来的，就是气凝胶的优良隔热性能。

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。