纳米多孔超轻质高效隔热sio2气凝胶

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1、纳米多孔超轻质高效隔热SiO2气凝胶1、项目提出的主要理由面对能源短缺问题，建设节约型社会，减少热损失和能源浪费、提高热能利用效率具有重要意义，这势必需要大力发展隔热保温材料，广泛采用新型优质隔热保温材料，对我国国防、经济建设的健康、稳定发展具有重要的现实意义。SiO2气凝胶是一种新型轻质纳米多孔材料，具有低密度、高孔隙率、低热导率和低折射率，是一种新型高效隔热保温材料。纳米多孔SiO2气凝胶以其独特的结构可有效的阻止热量传输的三种方式，常温常压下热导率小于0.013W/m×K，比静止空气的热导率（0.026W/k·m）还低，是目前热导率最低的固体材料，可称为超级绝热材料。

2、纳米多孔SiO2气凝胶具有一定的抗压强度，可在高温下稳定工作，最高使用温度可达1000℃，高温下不分解，无有害气体放出，属于绿色环保型材料。纳米多孔SiO2气凝胶还具有极高的孔隙率、极低的密度、极低的声传播速度、极低的介电常数、极高的比表面积、透明等优异性能，在热学、光学、声学、微电子、石油化工、航空航天、节能建筑等领域具有十分广阔的应用前景。1)工业及民用领域在石化行业、化工行业和冶金行业中，管道、炉窑及其它热工设备普遍存在，用SiO2气凝胶及其复合材料替代传统的保温材料对它们进行保温，可以大大减少热能损失，提高热能利用率。在民用领域，具有高度透光率并能有效阻止高温热辐射

3、的SiO2气凝胶可以用作太阳能集热器及其它集热装置的保温隔热材料，大大提高其实用性。用热导率极低的掺杂SiO2气凝胶取代聚氨酯泡沫作为冰箱等低温系统的隔热材料，可以防止该材料内含有大量氟里昂气体泄漏破坏大气臭氧层，从而保护人类的生存环境。冷藏集装箱作为一种冷冻、冷藏运输设备，必须有良好的隔热结构,才能保证设备的正常工作，用SiO2气凝胶代替硬质聚氨酯泡沫塑料具有导热系数小、强度高、稳定性好、抗腐蚀等优点，可用作冷藏集装箱的隔热材料。气凝胶保暖服、保暖鞋已经以商品的形式出现在美国市场上，为极地探险、寒地运动、北极科考以及寒地单兵提供了御寒保障。2)节能建筑领域目前高层或超高层

4、建筑的主体大多采用钢结构，钢结构耐火性能差，如不采取有效的防火保护措施，一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏，“911”事件中美国世贸大厦被烧毁就是最好的例证。将SiO2气凝胶隔热复合材料用于钢结构防火不但可以延长防火时间，而且高温下也不会释放出对人体有害的物质，属于全绿色防火材料，因而倍受人们青睐。青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路，它的修建对促进经济交流、增进民族团结、维护国家统一、巩固国防安全、保持社会稳定更具有极其重要的战略意义。而在高原上兴建铁路要面临着高原气候与冻土两大难题，随着气温的变化和升降，冻土层产生冻结膨胀和融化下沉，并对建筑工程带来及其不利的影响

5、。这也是多年冻土地区的工程建筑物遭受破坏的原因之一。新型SiO2气凝胶高效隔热复合材料的开发对于解决这一难题具有广阔的前景。气凝胶玻璃作为一种新型建筑材料，具有很好的热稳定性、耐热冲击性以及隔热保暖性，可以替代传统的矿物棉，使房屋既隔热又保暖。如果将其用于高层建筑，则可取代一般幕墙玻璃，大大减轻建筑物自重，并能起到防火作用。此外，SiO2气凝胶隔热由于具有较低的表观密度和热导率以及较好的耐高温性能，可以用作高效隔热消声材料。3)特殊应用领域在现代战争中，各类新式武器层出不穷，热防护工程作为这些新式航空航天武器的关键技术，可以起到保护内部控制电路失效和防止金属材质结构部件软化

6、的重要作用。对于航空航天武器而言，密度是考核材料的关键指标，轻质材料对于提高武器的载重能力、飞行距离具有重要意义。在要求质轻和占用空间有限的绝热部位，采用气凝胶材料制备而成的隔热材料受到了高度重视。气凝胶材料具有低密度、高热容、低导热的突出特点，采用该类材料制备的隔热材料广泛应用于国内外各类先进武器的热防护工程。飞机上记录飞行状况数据的黑匣子已用该材料作为隔热层。英国“美洲豹”战斗机的机舱隔热层采用的也是该材料。另外，它还可以用作各类高温燃料电池、热电池、照明电池的隔热层。美国NASA在“火星流浪者”的设计中，也用过SiO2气凝胶隔热材料作为保温层，用来抵挡火星夜晚的超低温

7、。在地球轨道上的航天器受到太阳光的直接照射以及温度为4K的冷空间的热辐射，如不进行专门的热设计，正对太阳光的航天器表面温度可高达+200℃以上，而背对太阳光的航天器表面温度可低到－200℃以下，所以为了保证航天器及其仪器设备的正常工作，必须对航天器进行专门的热设计。最有效的办法就是在航天器表面覆盖隔热性能优异的多层隔热材料，SiO2气凝胶材料的隔热性能比常用的隔热材料(泡沫塑料)好2个数量级左右，是很好的替代材料。在人类移居月球的计划中，科学家已将SiO2气凝胶材料列为太空建筑的主体材料。目前，我国海军核潜艇、蒸汽