從保溫隔熱性能看氣凝膠材料的發(fā)展前景
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12月13日1時18分，北京朝陽一自建房發(fā)生火災 5人遇難，9人受傷。
12月1日凌晨4時許，天津市河西區(qū)一棟大廈突發(fā)火災，共造成10人死亡，5人受傷。
11月18日18時許，北京市大興區(qū)西紅門鎮(zhèn)新建二村，聚福緣公寓發(fā)生火災，事故共造成19人死亡，8人受傷，遇難者里有8名兒童。
9月25日00時許，玉環(huán)市玉城街道民房發(fā)生火災，共造成11人死亡，2人重傷。
2月5日17時26分，浙江省天臺縣赤城街道春曉路足馨堂足浴店發(fā)生火災?；馂墓苍斐?8人死亡，18人受傷。
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每年因為火災造成的傷亡和財產(chǎn)損失慘重，回顧這些重大火災發(fā)生的原因，大都是由于電氣起火引起的外墻PU材質(zhì)的保溫材料燃燒或是不合格的保溫材料燃燒造成的。預防火災，除了要做好消防和安全檢查等工作外，還要從源頭來阻隔火勢的蔓延。因此，開發(fā)保溫隔熱性能優(yōu)異的材料應用于建筑建設(shè)中刻不容緩。
新型保溫隔熱材料——氣凝膠
目前，國內(nèi)的隔熱材料市場主要有無機隔熱材料和有機隔熱材料兩種。無機隔熱材料主要為無機纖維棉類和無機發(fā)泡類隔熱材料，這些材料密度大、保溫隔熱性能差、鋪設(shè)較厚、其防火性能很難達標。而氣凝膠材料的導熱性和折射率非常低，能承受住1000℃的火焰噴射，被譽為是“改變世界的神奇材料”。由于其具有極其優(yōu)異的保溫隔熱性能，在保溫隔熱領(lǐng)域極具應用前景。
氣凝膠能承受1000℃的火焰噴射
氣凝膠，英文名“aerogel”，意為“飛行的凝膠”。是通過構(gòu)建一個傳統(tǒng)的凝膠制成，然后除去通過超臨界干燥的液體。其極高的孔隙率、導熱系數(shù)低等特點讓它具有良好的材料性能：超輕、堅固、絕熱耐溫。
常壓干燥制備二氧化硅氣凝膠
從分類上講，氣凝膠有碳氣凝膠、硫氣凝膠，金屬氣凝膠和氧化物氣凝膠等。但目前從制備成本等綜合因素而言，應用最為廣泛的當屬二氧化硅氣凝膠。
從制備方法上講，氣凝膠的制備主要由溶膠-凝膠過程和后處理過程組成。溶膠-凝膠過程是指化合物在溶液(一般為有機溶液)中水解縮合成膠液，然后除去溶劑形成凝膠。后處理是指在溶膠-凝膠聚合后，經(jīng)過老化、防開裂、干燥等一系列步驟得到性能獨特的氣凝膠。
氣凝膠制備過程
最初制備氣凝膠的后處理是采用超臨界干燥方法；90年代后期，隨著常壓干燥的出現(xiàn)，越來越多人用常壓干燥法制備氣凝膠。以正硅酸乙酯(TEOS)作為制備硅氣凝膠的前驅(qū)體采用常壓干燥法制備氣凝膠工藝如下：
氣凝膠材料在保溫隔熱領(lǐng)域的應用
因為氣凝膠有著非常好的隔熱性，因此它對于傳統(tǒng)材料的替代場景很多，凡是涉及到溫度隔絕的應用方面，都會希望用到這種材料，在建筑保溫、工業(yè)保溫管道、汽車保溫、織物保溫、其它保溫等軍用、民用領(lǐng)域的隔熱保溫領(lǐng)域氣凝膠材料都有望大展身手。針對不同的應用領(lǐng)域，氣凝膠產(chǎn)品形式也多種多樣。目前，氣凝膠產(chǎn)品有氣凝膠粉體、氣凝膠氈、氣凝膠布、氣凝膠涂料和氣凝膠漿料等。
最初，由于氣凝膠的原料成本高、設(shè)備昂貴、超臨界干燥安全系數(shù)低等缺點，限制了氣凝膠材料的產(chǎn)業(yè)化和大規(guī)模應用，導致其只能在航空航天、軍工等高端領(lǐng)域使用。隨著對常壓干燥制備工藝研究的不斷深入，生產(chǎn)氣凝膠材料的成本降低，氣凝膠產(chǎn)品年產(chǎn)量增多。
如今氣凝膠材料開始逐步聚焦電子和新能源領(lǐng)域。當前在北京許多雙層電動巴士上，氣凝膠材料已經(jīng)用于電池倉的隔熱防火方面。在工業(yè)管道保溫中，氣凝膠產(chǎn)品也已開始應用。
氣凝膠氈石油管道中的應用
在建筑領(lǐng)域，盡管氣凝膠的高成本限制了其大規(guī)模使用，但是已經(jīng)有氣凝膠保溫氈、氣凝膠保溫涂料等氣凝膠保溫產(chǎn)品上市應用。未來氣凝膠在建筑上的應用主要集中在節(jié)能門窗、建筑管道、墻壁和屋頂、涂料四方面。相信隨著技術(shù)的進步和成本的進一步降低，未來氣凝膠產(chǎn)業(yè)將廣泛應用于建筑保溫領(lǐng)域，降低火災的危害，為人身和財產(chǎn)安全提供更多防護。