低温保温材料--纳诺气凝胶(完整版)
气凝胶——超级绝热保温材料
气凝胶——超级绝热保温材料气凝胶——改变世界的神奇材料二氧化硅气凝胶又被称作“蓝烟”、“固体烟”，是目前已知的最轻的固体材料，也是3迄今为保温性能最好的材料。
因其具有纳米多孔结构(1~100nm)、低密度(1,500kg/m)、低介电常数(1.1~2.5)、低导热系数(0.003~0.025 w/m•k)、高孔隙率(80,,99 8,)、高比表2面积(200~1000m/g)等特点，在力学、声学、热学、光学等诸方面显示出独特性质，在航天、军事、通讯、医用、建材、电子、冶金等众多领域有着广泛而巨大的应用前景，被称为“改变世界的神奇材料”。
气凝胶的特性及应用特性应用在所有固体材料中热导率最低，建筑节能材料，热学轻质，保温隔热材料，透明，浇铸用模具等。
超低密度材料密度 ICF以及X光激光靶 3(最低可达3kg/m)高比表面积，催化剂，吸附剂，缓释剂、离子交孔隙率多组分。
换剂、传感器等低折射率， Cherenkov探测器，光学透明，光波导，多组分, 低折射率光学材料及其它器件声学低声速声耦合器件低介电常数，微电子行业中的介电材料，电学高介电强度，电极，超级电容器高比表面积。
弹性，高能吸收剂，机械轻质。
高速粒子捕获剂气凝胶的发展世界上第一个气凝胶产品是1931年制备出的。
当时，美国加州太平洋大学(College of the Pacific)的Steven.S. Kistler提出要证明一种具有相同尺寸的连续网络结构的固体“凝胶”，其形状与湿凝胶一致。
证明这种设想的简单方法，是从湿凝胶中去除液体而不破坏固体形状。
如按照通常的技术路线，很难做到这一点。
如果只是简单地让湿凝胶干燥，凝胶将会收缩，常常使原来的形状破坏，破裂成小碎片。
也就是说，这种收缩经常是伴随着凝胶的严重破裂。
Kistler推测:凝胶的固体构成是多微孔的，液体蒸发时的液一气界面存在较大的表面张力，该表面张力使孔道坍塌。
此后，Kistler发现了气凝胶制备的关键技术(Kistler，1932)。
纳米气凝胶保温材料
纳米气凝胶保温材料纳米气凝胶是一种新型的保温材料，其具有独特的性能和广泛的应用前景。
纳米气凝胶由高度发达的纳米孔隙结构组成，其导热系数极低，同时具有良好的柔韧性和耐久性。
本文将首先介绍纳米气凝胶的基本特性和制备方法，然后探讨其在建筑、能源和环保领域的应用，最后分析其存在的问题并展望未来发展的方向。
纳米气凝胶是一种由纳米孔隙结构组成的固体材料，其孔隙结构具有非常小的孔隙尺寸和大量的孔隙体积。
这种特殊的结构决定了纳米气凝胶具有极低的导热系数，通常在0.01W/(m·K)以下。
与传统的保温材料相比，纳米气凝胶可以显著降低能量传递，并减少能量的损耗。
此外，纳米气凝胶还具有良好的柔韧性和耐久性，可以适应不同形状和尺寸的建筑结构。
纳米气凝胶的制备方法多种多样，主要包括溶胶-凝胶法、湿法合成法和气相法等。
溶胶-凝胶法是最常用的制备方法之一，其过程主要包括溶胶制备、凝胶形成和凝胶干燥等步骤。
在溶胶制备阶段，通过添加适量的溶剂和表面活性剂来控制溶胶的分散性和粘度。
然后，通过添加适量的交联剂和固化剂来形成凝胶结构。
最后，通过干燥和热处理等方法将凝胶转变为纳米气凝胶。
纳米气凝胶在建筑领域具有广泛的应用前景。
首先，它可以用于建筑外墙的保温隔热，有效减少热量传递，降低能耗。
其次，纳米气凝胶可以应用于建筑物的屋顶和地板保温，提高室内的舒适性和能源利用效率。
此外，纳米气凝胶还可以用于冷库和高温设备的保温，如冰箱和热水器等。
在能源领域，纳米气凝胶也可以应用于太阳能电池板和燃料电池的保温，提高能源转化效率。
在环保方面，纳米气凝胶可以用于废水处理和烟气净化，具有重要的环保意义。
然而，纳米气凝胶目前还存在一些问题需要解决。
首先，纳米气凝胶的制备成本较高，限制了其大规模应用。
其次，纳米气凝胶的力学性能相对较差，容易发生压缩变形。
此外，纳米气凝胶的耐水性和耐候性较差，需要进一步改进。
未来，需要进一步研究纳米气凝胶的制备工艺和材料性能，以提高其制备成本和力学性能。
气凝胶添加到材料中的作用
气凝胶添加到材料中的作用说起气凝胶，很多人可能会一脸懵。
对，就是那个看起来像棉花糖一样的东西，轻得让你怀疑它是怎么存在的。
你问它是啥？简而言之，它是一种超级轻的固体材料，结构像海绵一样，里面满是空气，密度低得吓人。
可别小看它，这个东西在材料科学里可有着大大的“作为”。
说白了，气凝胶的加入让好多材料变得更强、更耐用，甚至还帮助它们保持温度——这也就是气凝胶为何被广泛应用在航天、建筑，甚至是体育装备上的原因。
你看，光是想象一下，厚厚的隔热墙里面塞进一层气凝胶，你就知道它有多神奇了。
气凝胶的作用绝不仅限于此！它不仅能让材料变得超轻，还是个“温暖小太阳”。
怎么讲呢？你想，很多时候我们在生活中都会遇到需要隔热的情景，不管是寒冷的冬天，还是烈日炎炎的夏天。
如果你的衣服、房子、汽车的窗户里能加点气凝胶，那温度根本不成问题。
就算外面零下几十度，穿上带气凝胶的外套，依然能够暖洋洋地在雪地里撒欢儿。
想想就有点小激动是不是？这东西让你轻松解决了冬天冻成冰棍的问题，不必再为了找保暖衣服而翻箱倒柜了。
气凝胶的“轻”也让它在航天领域大显身手。
你知道宇航员在太空里，怎么解决极端温度差的问题吗？就是靠气凝胶！它能隔绝热量，保护宇航员不被外面的温差搞得受不了。
像太空舱这种环境，外面可是零下200多度，里面则可能高得像火炉。
气凝胶帮了大忙，让太空舱里的温度保持得更稳定一些。
试想，如果没有气凝胶，宇航员可真就像在冰箱里待了几年似的，那岂不是闹剧一出？说到建筑行业，气凝胶可真是“点石成金”的神奇物质。
你以为这东西就只能用在高科技领域？不！现在许多建筑物的隔热层都已经开始用上气凝胶。
这种东西加入到墙壁、窗户里，效果简直就是一骑绝尘，保温效果好到爆表。
你不信？想想你家里要是用了气凝胶墙面，冬天取暖的时候，能源消耗可以少得多。
夏天也一样，隔热效果能让你家比别人家凉快，电费下降，生活质量提升，妥妥的科技改变生活。
不过呢，说到气凝胶，大家可能会有个疑问，它那么轻，真的耐用吗？要是我随便一碰，它是不是就碎了？别担心，虽然气凝胶的外形看起来轻飘飘的，像是会随便被捏碎的棉花糖，但它的强度可比你想象的要高。
气凝胶
美国国家宇航局研制出的一种新型气凝胶，由于密度只有每立方厘米3毫克，曾作为“世界上密度最低的固体” 入选《吉尼斯世界纪录》。
气凝胶
化学品Leabharlann 1 定义03 制备方法 05 超轻
目录
02 特性 04 作用
气凝胶是指通过溶胶凝胶法，用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材料。 如明胶、阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。气凝胶也具凝胶的性质，即具膨胀作用、触变作用、离浆作用。
气凝胶是世界上密度最小的固体，2022年度化学领域十大新兴技术之一。
作用
研究单位
研究领域
其他用途
在分形结构研究方面。硅气凝胶作为一种结构可控的纳米多孔材料，其表现密度明显依赖于标度尺寸，在一 定尺度范围内，其密度往往具有标度不变性，即密度随尺度的增加而下降，而且具有自相似结构，在气凝胶分形 结构动力学研究方面的结构还表明，在不同尺度范围内，有三个色散关系明显不同的激发区域，分别对应于声子、 分形子和粒子模的激发。改变气凝胶的制备条件，可使其关联长度在两个量级的范围内变化。因此硅气凝胶已成 为研究分形结构及其动力学行为的最佳材料。
特性
气凝胶(2张)这种新材料密度仅为3.55千克每立方米，仅为空气密度的2.75倍；干燥的松木密度（500千克每 立方米）是它的140倍。这种物质看上去像凝固的烟，但它的成分与玻璃相似。由于它的密度极小，用于航空航 天方面非常合适。美宇航局喷气推进实验室，该实验室琼斯博士研制出的新型气凝胶，主要由纯二氧化硅等组成。 在制作过程中，液态硅化合物首先与能快速蒸发的液体溶剂混合，形成凝胶，然后将凝胶放在一种类似加压蒸煮 器的仪器中干燥，并经过加热和降压，形成多孔海绵状结构。琼斯博士最终获得的气凝胶中空气比例占到了 99.8%。
气凝胶简介演示
降低导热系数
气凝胶的导热系数较高，限制了 其在一些需要低导热系数领域的 应用，需要研发新型材料和制备 方法来降低其导热系数。
增强隔声性能
气凝胶的隔声性能有待提高，需 要研究如何通过改进结构和材料 来增强其隔音效果。
性能优化与改性研究
表面修饰
通过化学或物理方法对气凝胶表 面进行修饰，以提高其润湿性、
耐腐蚀性和抗氧化性等性能。
多孔结构调控
通过改变制备工艺参数，调控气凝 胶的孔径、孔隙率和比表面积等参 数，以提高其吸附性能、隔热性能 和机械性能等。
复合增强
将气凝胶与其他材料进行复合，以 提高其力学性能、电学性能和光学 性能等。
04
气凝胶的研究进展
新型制备方法研究Biblioteka 溶胶-凝胶法通过将无机盐或金属醇盐溶液进行水解、聚合，形成凝胶，再经干燥和热处理得 到气凝胶。此方法制备的气凝胶孔径较小，结构均匀，但制备过程复杂，需要大 量有机溶剂。
超临界干燥法
在超临界状态下，将凝胶置于高压反应釜中，通过控制压力和温度，使凝胶中的 溶剂变成超临界流体，然后迅速释放压力，使凝胶内部形成大量微孔，得到气凝 胶。此方法制备的气凝胶孔径较大，结构较均匀，但需要高压力设备。
3
经过老化、干燥和高温处理后，即可得到气凝胶 。
化学气相沉积法
化学气相沉积法是一种常用于制 备无机气凝胶的方法。
该方法将气体反应物引入反应室 ，在一定条件下发生化学反应， 生成固态物质并沉积在基底上。
通过控制反应条件和沉积时间， 可以制备出具有不同结构和性能
的气凝胶。
模板法
模板法是一种通过使用模板来制备气 凝胶的方法。
纳米气凝胶毡的生产工艺流程
纳米气凝胶毡的生产工艺流程
1.原料准备：纳米气凝胶毡的主要原料是气凝胶颗粒和辅助添加剂。
气凝胶颗粒一般是通过溶胶-凝胶法制备得到的纳米颗粒，辅助添加剂可以是增强剂、稳定剂、阻燃剂等，根据纳米气凝胶毡的具体用途来选择添加剂。
2.分散：将气凝胶颗粒加入适量的溶剂中，并加入分散剂，通过搅拌或超声处理等方法，使颗粒均匀分散在溶剂中，形成均匀的预浆体。
3.浸渍：将基材（如陶瓷纤维、纸张等）浸入预浆体中，使其充分吸湿，使溶胶浸渍到基材的孔隙中。
4.凝胶化：将浸渍后的基材放置在恒温箱或恒温室中，控制温度和湿度，使溶胶在基材中发生凝胶化反应。
凝胶化是将溶胶颗粒互相连接形成固体结构的过程，通过凝胶化可以形成纳米气凝胶毡的基础结构。
5.干燥：凝胶化后的基材需要进行干燥，将基材置于通风干燥室中，通过空气流动或其他干燥方法，使溶胶中的水分蒸发掉，从而形成干燥坚实的纳米气凝胶毡。
6.烧结：将干燥后的纳米气凝胶毡进行烧结处理，使其形成更加致密的结构。
烧结温度和时间可以根据具体产品要求进行调整，一般在高温下进行，以提高毡的力学强度和稳定性。
7.表面处理：根据需要，对纳米气凝胶毡的表面进行处理，例如涂覆一层防水剂、增加阻燃剂等，以提高毡的功能性。
8.进一步加工：根据产品的具体用途，纳米气凝胶毡可以进行进一步的加工，如切割、压制、覆膜等，以得到符合需要的形状和尺寸。
总结起来，纳米气凝胶毡的生产工艺流程大致包括原料准备、分散、浸渍、凝胶化、干燥、烧结、表面处理和进一步加工等步骤。
每个步骤的参数和条件可以根据具体产品要求进行调整，以获得理想的纳米气凝胶毡产品。
气凝胶的详细介绍课件
实验案例分析
案例一
采用正硅酸乙酯为硅源，乙醇为溶剂，氨水为催化剂，采用 溶胶凝胶法制备气凝胶。通过改变氨水的浓度，研究催化剂 对气凝胶性能的影响。
案例二
以甲基三甲氧基硅烷为硅源，采用乳化法制备气凝胶。通过 改变乳化剂的种类和浓度，研究乳化剂对气凝胶性能的影响 。
实验注意事项与安全措施
01
02
03
03
气凝胶的生产工艺及设备
气凝胶的生产工艺
气凝胶的生产工艺流程
01
从原料开始，经过一系列的化学反应和物理处理，最终得到气
凝胶产品。
气凝胶生产工艺的分类
02
根据生产工艺的不同，气凝胶可以分为化学气凝胶、物理气凝
胶和复合气凝胶等。
气凝胶生产工艺的特点
03
这些生产工艺具有不同的特点，如生产效率、产品性能等，根
气凝胶市场发展趋势
随着科技的不断进步和应用的深入拓 展，气凝胶市场将迎来更加广阔的发 展空间，预计未来几年将持续保持快 速增长态势。
气凝胶的技术发展趋势
气凝胶制备技术
目前，气凝胶的制备技术已经比较成熟，但制备效率、成本、环保性等方面仍 需进一步改进。未来，研究者将致力于开发更加高效、环保、低成本的制备技 术，以进一步推动气凝胶的应用。
气凝胶生产过程中的问题及解决方案
原料问题
气凝胶生产过程中，原料的纯度、稳定性等因素会影响产 品质量。解决方案：对原料进行严格筛选和检测，确保原 料的质量和稳定性。
反应控制问题
化学反应过程中，温度、压力、浓度等参数的控制会影响 产品质量。解决方案：采用先进的控制系统和检测设备， 对反应过程进行精确控制。
气凝胶的表面覆盖了大量的极性基团，使其具有很高的化学活性和吸附性能，可以 用于催化剂、吸附剂、隔热材料等领域。
气凝胶简介ppt课件
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军事辆装甲 。
✓在实验室中，一个涂有6毫米气凝胶的金属 板在炸药爆炸中几乎毫发无损。
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日常生活
➢ 运动器材公司邓禄普(Dunlop)已经研制出一系列用气凝胶加 固的壁球和网球球拍，据说这种球拍能释放更大的力量
➢ 2001年，英国诺丁汉66岁的鲍勃·斯托克尔拥有了一套用气 凝胶隔热的房子，他也因此成为拥有这种房子的第一位英 国人。他说：“保温效果大大改善了。我把自动调温器调 低了5度。这真是一个不可思议的变化。”
精品课件
➢彗星星尘的速度相当于步枪子弹的6倍，尽 管体积比沙粒还要小，可是当它以如此高 速接触其它物质时，自身的物理和化学组 成都有可能发生改变，甚至完全被蒸发。
➢有了气凝胶，这个问题就变得很简单了。 它就像一个极其柔软的棒球手套，可以轻 轻地消减彗星星尘的速度，使它在滑行一 段相当于自身长度200倍的距离后慢慢停下 来。在进入“气凝胶手套”后，星尘会留 下一段胡萝卜状的轨迹，由于气凝胶几乎 是透明的，科学家可以按照轨迹轻松地找
➢ 气凝胶内含大量的空气，典型的孔洞线度在l—l00 纳米范围，孔洞率在80%以上，是一种具有纳米结 构的多孔材料，在力学、声学、热学、光学等诸 方面均显示其独特性质。它们明显不同于孔洞结 构在微米和毫米量级的多孔材料，其纤细的纳米 结构使得材料的热导率极低，具有极大的比表面 积．对光、声的散射均比传统的多孔性材料小得 多，这些独特的性质不仅使得该材料在基础研究 中引起人们兴趣，而且在许多领域蕴藏着广泛的 应用前景。
✓ 作为一种新型纳米多孔材料，除硅气凝胶外，已 研制的还有其它单元、二元或多元氧化物气凝胶 、有机气凝胶及碳气凝胶。
气凝胶项目介绍
气凝胶的市场个例
民用冰箱 在美国每年有 3 亿 平方英尺的绝热材料用于冰箱 消耗 20% 民有电量 主要绝热材料为 polyureane foam （R=0.63～0.97）, 有害环境（产生 温室効应， 破坏臭氧层， 然烧产生有毒物质） 使用气凝胶（R=1.76）可以提高绝热效果，节约能源，保护环境。
什么是气凝胶？
Samuel Stephens Kistler 1931年发明 最轻的固体：0.03 kg/m3 孔径率最高的纳米孔材料： 90%～99.8% 拥有最大比表面积： 200-1000 m2/g 热导率最低的固体材料：TC=12 mW/mK 隔热，透明， 憎水，防震， 隔音 化学性能稳定： 等同于玻璃 （SiO2)
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输油管道的截面比较
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液化气的生产，储存，运输及分销示意图
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石油的生产，运输及分销所需隔热材料的比较
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气凝胶隔热材料在石化企业的应用
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气凝胶复合材料应用在石油冶炼，储存和管道输送上
安装示意图
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气凝胶复合材料应用在暖气管道上的效果图 1
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一层6mm厚的气凝胶复合材料可使热水管的 温度从86度降到30度
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国外研究现状
目前国际上关于气凝胶材料的研究工作 主要集中在德国的维尔茨堡大学、BASF 公司、美国的劳伦兹·利物莫尔国家实验 室、桑迪亚国家实验室，法国的蒙彼利 埃材料研究中心，日本高能物理国家实 验室，美国阿斯潘公司，美国宇航局等。
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国内研究现状
国内同 济大学侧重于气凝胶基础研究， 所制备的气凝胶隔热材料力学强度较小， 成形性较差，只有少量的实际应用。北 京科技大学利用硅酸钙石二次粒子与气 凝胶复合制备 隔热复合材料，仍处于实 验室阶段，无工程应用。纳诺高科为代 表的国内从事气凝胶隔热材料研究、生 产的企业起步较晚，技术力量薄弱，并 且无应用实例。
气凝胶保温材料施工工艺
气凝胶保温材料施工工艺气凝胶保温材料是一种新型的环保、高效的保温材料，具有优异的保温性能和较低的导热系数。
在建筑领域中，气凝胶保温材料广泛应用于墙体、屋顶和地板等部位，以提高建筑物的保温性能和节能效果。
本文将介绍气凝胶保温材料的施工工艺及注意事项。
一、气凝胶保温材料施工工艺1. 准备工作首先，需要确保施工现场整洁，清理墙面和建筑表面的灰尘、油污等杂物。
同时，检查墙体是否平整、无明显的凹凸，以免影响施工效果。
2. 材料准备在施工之前，需要准备好气凝胶保温材料，确保材料的质量和规格符合要求。
同时，根据具体的施工要求和场地情况，准备好所需的辅助材料和施工工具。
3. 气凝胶保温材料安装首先，根据需要的保温厚度和施工规定，量取适量的气凝胶保温材料。
然后，将气凝胶保温材料均匀地涂敷在墙面上，并使用刮板将其边缘修整整齐。
在涂敷的过程中，要保证气凝胶保温材料与墙面之间的粘接牢固，无空鼓、裂缝等问题。
4. 表面处理涂敷完气凝胶保温材料后，需要对表面进行处理，以提高保温材料的承载力和耐久性。
通常采用玻璃纤维网格布覆盖在气凝胶保温材料表面，并使用专用的胶水进行固定，以增加保温层的抗拉强度和粘接性能。
5. 防水层施工在保温材料施工完毕后，需要进行防水层的施工。
通常采用防水涂料或防水膜进行涂覆，以防止雨水渗入保温层，影响保温效果和建筑结构的安全。
6. 预防护层施工最后，进行预防护层的施工，以保护保温层免受外界因素的损害。
预防护层通常采用矿物质涂料或腻子进行涂覆，增强保温层的耐久性和美观度。
二、气凝胶保温材料施工注意事项1. 温度和湿度控制在施工过程中，需要注意控制施工环境的温度和湿度。
通常建议施工环境的温度保持在5-35摄氏度之间，湿度控制在10%-80%之间，避免影响气凝胶保温材料的性能。
2. 施工技术气凝胶保温材料施工需要熟练掌握相应的施工技术，确保施工质量和效率。
在施工过程中，应注意材料的均匀涂敷和边缘修整，避免空鼓、裂缝等质量问题。
气凝胶隔热材料
气凝胶隔热材料
气凝胶(Aerogel)是一种创新的绝缘材料，它源于传统的玻璃蜡，是一种外观清澈的透明材料，其中大多数结构由空气填充。
气凝胶的空气填充率可以达到99.8%，可以将其视为空气的凝胶状固体，具有优异的绝缘性能和非常低的密度。
由于气凝胶具有低密度、高弹性、低热导率以及不燃性等优点，它广泛应用于电子、航空航天、建筑、汽车等领域。
由于气凝胶隔热性能优异，它被广泛应用于保温和隔热技术。
气凝胶的空气填充率超过90％，具有非常低的密度和热导率，这使气
凝胶具有出色的隔热性能。
同时，气凝胶对温度变化更具弹性，在快速温度变化时，气凝胶具有更好的隔热性能。
此外，由于气凝胶具有良好的绝缘性，它也可以用来阻止电磁波的传播，从而保护电子设备。
气凝胶可以有效地抑制电波，特别是高频电波，可以有效降低电脑使用环境中的辐射和电磁波对人体的伤害。
此外，气凝胶还可以用于航空航天技术，如太空服等。
由于气凝胶的机械强度比加热的玻璃更高，而且具有低热传导率和低密度，因此，它被广泛应用于太空服或其他太空设备的制造。
气凝胶具有很好的隔热性能，可以保护宇航员免受太空环境的寒冷和高温的损害。
总之，气凝胶是一种具有多重功能的创新材料，它具有优异的绝缘性能和隔热性能，可以用于保温和绝缘，航空航天等领域，使空间更加舒适和安全。
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硅酸铝钠气凝胶
硅酸铝钠气凝胶
硅酸铝钠气凝胶是一种新型无机高分子材料，以硅酸钠和铝酸钠为主要原料，经硅铝酸盐缩聚反应，再经过老化、酸化、水洗、干燥等工序制得。
它属于无机非金属材料中的多孔材料，因其具有特殊的孔结构和优良的理化性能，被广泛应用于化工、石油、电力、建筑、交通、航空航天、原子能、国防等各个领域。
硅酸铝钠气凝胶的主要特点包括：
优良的隔热性能：硅酸铝钠气凝胶具有很低的导热系数，是一种理想的隔热材料。
良好的吸声性能：硅酸铝钠气凝胶的多孔结构使其具有优良的吸声性能，可以用于降低噪声。
良好的化学稳定性：硅酸铝钠气凝胶具有优异的化学稳定性，能够抵抗酸、碱、盐等化学物质的侵蚀。
良好的抗热震性：硅酸铝钠气凝胶能够承受高温和快速温度变化，不易出现热震破坏。
良好的加工性能：硅酸铝钠气凝胶易于加工成各种形状和尺寸，方便实际应用。
在应用中，硅酸铝钠气凝胶可用于以下领域：
建筑领域：硅酸铝钠气凝胶可以作为建筑保温材料，用于墙体、屋顶、地板等部位的保温隔热。
工业领域：硅酸铝钠气凝胶可以作为高温隔热材料，用于工业炉窑、管道、设备等部位的保温隔热。
交通领域：硅酸铝钠气凝胶可以作为汽车、火车、船舶等交通工具的保温隔热材料。
其他领域：硅酸铝钠气凝胶还可以用于制备催化剂载体、吸附剂、分离膜等。
总之，硅酸铝钠气凝胶是一种具有广泛应用前景的新型无机高分子材料，其独特的孔结构和优良的理化性能使其在众多领域中发挥重要作用。
纳米气凝胶隔热材料
纳米气凝胶隔热材料
纳米气凝胶隔热材料是一种具有优异隔热性能的新型材料，它由纳米气凝胶制备而成，具有低密度、微孔结构和极低导热系数等特点，被广泛应用于建筑、航空航天、汽车等领域。
本文将从材料特性、制备工艺和应用领域等方面对纳米气凝胶隔热材料进行介绍。
首先，纳米气凝胶隔热材料具有极低的密度，通常在10-100kg/m³之间，这使得它成为一种轻质隔热材料。
其次，纳米气凝胶具有微孔结构，这种微孔结构使得气凝胶具有极好的隔热性能。
此外，纳米气凝胶的导热系数非常低，一般在0.003-0.025W/(m·K)之间，比传统隔热材料如聚苯乙烯等要低很多。
其次，纳米气凝胶的制备工艺主要包括溶胶-凝胶法、超临界干燥法和模板法等。
溶胶-凝胶法是最常用的制备方法，通过溶胶的凝胶化过程形成纳米气凝胶。
超临界干燥法则是利用超临界流体将溶胶中的溶剂去除，形成纳米气凝胶。
模板法则是利用模板在溶胶中形成孔洞结构，然后去除模板得到纳米气凝胶。
最后，纳米气凝胶隔热材料在建筑、航空航天、汽车等领域有着广泛的应用。
在建筑领域，纳米气凝胶隔热材料可以用于墙体隔热、屋顶隔热等，有效降低建筑能耗。
在航空航天领域，纳米气凝胶隔热材料可以用于航天器的隔热保护，提高航天器的耐高温性能。
在汽车领域，纳米气凝胶隔热材料可以用于汽车隔热隔音，提高汽车的乘坐舒适性。
综上所述，纳米气凝胶隔热材料具有优异的隔热性能，具有广阔的应用前景。
随着科技的不断进步，相信纳米气凝胶隔热材料在未来会有更多的创新应用，为人类的生活带来更多的便利和舒适。
保温方案-通用300度325mm
保温方案对比一、保温工况介质温度：蒸汽，300℃。
管道外径：325mm。
二、传统保温材料与纳诺气凝胶绝热毡对比传统保温材料：复合硅酸盐毡/管壳、高温玻璃棉毡/管壳、岩棉。
出于对环境和操作人员健康考虑，岩棉的用量逐渐减少。
纳诺气凝胶绝热毡：纳米孔气凝胶绝热材料，具有极低的导热系数和有效的防水性能。
与传统保温材料具体对比见表1。
表1 常规保温材料与纳诺气凝胶绝热毡对比纳诺气凝胶绝热毡传统保温材料复合硅酸盐高温玻璃棉岩棉导热系数，W/(m•K)（热面温度）常温0.017 0.036 0.034 0.035 100℃0.019 0.056 0.050 0.055 200℃0.021 0.075 0.070 0.080 300℃0.025 0.09 0.100 0.110300℃时保温厚度30mm 120mm 150mm 150mm 最高使用温度，℃650 800 400 400 容重，kg/m3180-200 120-150 40-60 100-120防水性憎水率≥99%，无需特殊防水措施不完全防水，防护板表面需喷涂金属密封胶进行防水三通、阀门等保温可拆卸保温套，保温效果好，使用方便喷涂方式或保温盒保温，保温效果差抗压强度形变10% 60Kpa 毡状制品：压缩形变大板状制品：脆性大，易碎形变25% 120Kpa使用寿命≥20年3-5年1）整体性好，具有较好的抗震抗拉性，在使用过程中不出现颗粒堆积、沉降等现象；2）20年模拟测试收缩率小于1%，导热系数无变化。
材料结构松散，自重、设备振动、材料进水等极易导致材料解体、沉降，保温效果明显下降。
其他使用厚度小，可减少管道保温厚度，减少蒸汽管道间距，减少厂房面积或管廊大小。
保温层厚，搭接处容易存在缝隙，较高的膨胀收缩系数易致使缝隙成为热桥，振动后更明显。
三、纳诺气凝胶绝热毡保温方案与经济效益一）保温方案方案一：采用气凝胶隔热毡作为保温材料，保温层外用0.6mm铝合金卷板进行防护。
纳诺二氧化硅气凝胶简介
气凝胶作为耐高温的无机材料。 使用前后能够保持不粉化、不脆化、不老
化。 不支持霉菌生长，综合性能长期保持不变。 使用年限，与建筑物同寿命。
技术来源
特性：高孔隙率、高比表面积 强力吸附剂 效果优于活性炭 防毒面具、动物房除臭等
二氧化硅气凝胶是太空任务的高科技材
料，纳诺高科的革命性创举使它从仅供科研
试验的样品投入到大规模生产；也使得它从
航天航空工程、军工行业的新贵转入到民用、
商业应用领域，所付出的前期成本耗资巨大，
但当前的费用已经降低到民用可以承受的价
气凝胶的体育竞技系列
邓普禄气凝胶255网球拍
韧性 轻质 拉伸强度 结构力度
其它应用领域
汽车汽电车池组电保温池，发组动机、及保排气温管隔热
炉体保温 城市高级建筑墙
美国环保署证实：
气凝胶作为非晶体硅
⑴无毒性，无诱变，不腐蚀
⑵无致癌作用
⑶硅进入人体不起化学反应，不被人体吸收
⑷非刺激性物质
内的空气分子就失去了自由流动的能力，相对地附着在气 孔壁上，这时材料处于近似真空状态。
• 辐射：由于材料内的气孔均为纳米级气孔再加材料本身
极低的体积密度，使材料内部气孔壁数日趋于“无穷多”， 对于每一个气孔壁来说都具有遮热板的作用，因而产生近 于“无穷多遮热板”的效应，从而使辐射传热下降到近乎 最低极限
绍兴市纳诺高科有限公司
联系人：朱先生 联系电话：0575-88626203
邮箱：nanuo6203qq
源自太空任务的高科技材料
——掀起绝热保冷新革命
气凝胶的发展历程
1931年，美国斯坦福大学Kistler通过水解水 玻璃首次制备得到气凝胶。
气凝胶隔热膜的降温隔热效果
气凝胶隔热膜的降温隔热效果气凝胶隔热膜（Aerogel Insulation Film）是一种采用气凝胶材料制成的高效隔热薄膜，具有非常低的热传导系数和优异的隔热性能。
它可以应用于建筑、交通工具、电子设备等领域，有效降低能源消耗、提高热效率。
一、气凝胶隔热膜的原理与性能气凝胶是一种由无定形的固体Gel凝胶体系中除去液体成分而形成的无机非金属材料，具有超低的热导率。
气凝胶通过控制凝胶溶胶体系中的细微结构和成分配比，使得气凝胶的孔隙率达到90%以上，这种低密度的结构使得气凝胶的导热系数降至最低。
气凝胶隔热膜采用气凝胶材料制成，通常包括气凝胶粉末和基材两部分。
粉末部分主要由气凝胶颗粒组成，这些颗粒通常具有纳米级的粒径，高度孔隙化且具有互相连接的结构。
基材部分则用来支撑气凝胶颗粒，提供薄膜的稳定性和耐用性。
气凝胶隔热膜具有以下主要性能：1. 低热导率：气凝胶的导热系数非常低，通常在0.02-0.03W/m·K之间。
这意味着气凝胶隔热膜可以有效阻止热量传导，将室外的高温隔离在内部空间，减少热量的散失。
2. 超强的隔热性：由于气凝胶的高孔隙率，它可以提供近乎真空状态下的隔热效果。
相比于传统的隔热材料如矿棉、泡沫等，气凝胶隔热膜的隔热性能更为出色，能够显著降低热量的传输。
3. 高温稳定性：气凝胶隔热膜具有较好的耐高温性能，能够在500℃以上的高温环境下保持其隔热效果。
这使得气凝胶隔热膜可以应用于高温工况下的隔热工作。
4. 薄型灵活：气凝胶隔热膜相对传统的隔热材料更为轻薄，厚度通常在0.1-0.3mm之间。
这使得气凝胶膜可以灵活地应用于各种复杂的表面和结构，不影响原有的设计和美观。
二、气凝胶隔热膜在建筑领域的应用1. 外墙隔热：气凝胶隔热膜可直接贴附在建筑物外墙表面，形成一个高效的隔热层，有效减少了室内与室外的热量传输。
这可以大幅降低空调系统的能耗，改善室内舒适度。
2. 屋顶隔热：将气凝胶隔热膜应用于屋顶，可以有效隔离夏季的高温和冬季的低温。
气凝胶毡对比常规保温材料
0.038
0.067 0.086 0.105 0.124 150mm
400
0.042
0.069 0.089 0.110 0.132 150mm
400
容重，kg/m3
180-200
120-150
40-60
100-120
防水性
憎水率≥99%，无需特殊防水 不完全防水，防护板表面需喷涂金属密封胶
措施
进行防水。
可拆卸保温套，保温效果好，
三通、阀门等保温
喷涂方式或保温盒保温，保温效果差
Hale Waihona Puke 使用方便形变 10%
抗压强度 形变 25%
60Kpa 120Kpa
毡状制品：压缩形变大 板状制品：脆性大，易碎
使用寿命
≥20 年
3-5 年
材料结构松散，自重、设备振动、材料进水 等极易导致材料解体、沉降，保温效果明显 1）整体性好，具有较好的抗 下降。 震抗拉性，在使用过程中不出 现颗粒堆积、沉降等现象； 2）20 年模拟测试收缩率小于 1%，导热系数无变化。
纳诺气凝胶绝热毡与常规保温材料对比
纳诺气凝胶绝热毡
传统保温材料
硅酸铝 高温玻璃棉 岩棉
导热系数， W/(m•K) （热面温 度）
常温
100℃ 200℃ 300℃ 400℃
300℃时保温厚度
最高使用温度，℃
0.017
0.019 0.021 0.024 0.028 30mm
650
0.040
0.065 0.082 0.100 0.115 120mm
其他
使用厚度小，可减少管道保温 保温层厚，搭接处容易存在缝隙，较高的膨 厚度，减少蒸汽管道间距，减 胀收缩系数易致使缝隙成为热桥，振动后更 少厂房面积或管廊大小。 明显。
气凝胶材料及其应用
气凝胶材料及其应用一、气凝胶材料气凝胶，作为世界最轻的固体，已入选吉尼斯世界纪录。
这种新材料密度仅为3.55千克每立方米，仅为空气密度的2.75倍；干燥的松木密度（500千克每立方米）是它的140倍。
这种物质看上去像凝固的烟，但它的成分与玻璃相似。
气凝胶具有三维纳米多孔结构，孔隙率高、质轻、密度极低、隔热性高，而且不燃，从而使其在隔热、隔音、储氢、催化等领域有很好的应用前景。
气凝胶材料的优势如下：1．隔热节能：3mm的气凝胶保温材料，保温效果相当于60mm的传统保温板。
2．防火：建筑防火等级A1级，比传统保温材料的防火等级更高.此外，抗裂性强，避免热胀冷缩导致保温材料及外饰面的开裂甚至脱落。
3．绿色环保：纳米水性材料，不含VOC（挥发性有机化合物），无毒无害。
4．施工工艺简单：传统保温材料施工工序在7—15道，建筑阻燃节能用气凝胶材料施工工序为5道，采用喷涂工艺，有效降低施工难度，缩短施工周期。
5．方便清洗：气凝胶涂料表面光滑，污渍不易附着，方便日常清洁及水洗。
6．使用寿命长：传统材料使用寿命为3—5年，气凝胶材料使用寿命可达15年。
二、气凝胶材料的应用气凝胶在隔热、防水、防火、耐压、透气、隔声、吸附、使用寿命等多个维度性能都很优异，在纯粹追求性能的前提下，气凝胶对同类材料来说是“降维打击”，这使得气凝胶在诸多领域具有广泛的应用或潜在的应用前景。
1.航空航天领域轻质高效隔热材料是航空航天飞行器的关键热防护组件之一，受飞行环境影响，航空航天材料需要具备低密度、高硬度、耐高低温、低导热的特性，而气凝胶被认为是理想的轻质高效隔热材料。
此外，航天器的电路也广泛使用气凝胶进行隔热保护，俄罗斯的“和平号”空间站也使用气凝胶实现热绝缘防护，我国首个火星探测器“天问一号”着陆发动机，以及我国“祝融号”、美国“漫步者”和“探路者”火星车的关键电器元件和线路也均使用气凝胶防护，以承受-100℃的超低温。
2.国防军工领域气凝胶作为最高效的隔热材料，一直广泛应用于军工领域。
纳诺高科气凝胶产品施工手册
管道上，缠绕方向应与材料搭接方向一致， 捆扎平整，玻璃丝布搭接尺寸为宽度的 1/2。 推荐使用宽度为 10～30cm 的玻璃丝布。层的环向接缝应错位气凝胶绝热毡宽度的 1/2 进行捆扎。最后敷设金属保护层。
图 10
图 11
附注：当管道表面温度较高时，可在温度符合要求（280℃≤T＜550℃）的管道表面及气凝胶绝 热毡表面敷设一层铝箔，反射热辐射。
1.2 安全防护
气凝胶产品绿色环保、安全无害。虽然在运输、施工过程中会有粉尘出现，但这些粉尘的 粒径远大于 15 微米，而且气凝胶是属于无定形二氧化硅结构，它不具有晶型结构，因此不 会危害人体健康。我们建议施工人员佩戴防尘口罩、防尘帽和手套（如有条件可穿戴连体 工作服），这样能减少气凝胶粉末粘在身上时带来的“干燥感”。有风时还应佩戴防风眼罩， 如不慎入眼，应立即用清水冲洗。
图3
图4
5) 敷设的每段气凝胶绝热毡沿管道方向的搭缝应进行错缝，最后敷设金属保护层。
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气凝胶作为耐高温的无机材料。 使用前后能够保持不粉化、不脆化、不老
化。 不支持霉菌生长，综合性能长期保持不变。 使用年限，与建筑物同寿命。
实物展 示
出厂成品
预氧化纤维基材
气 凝 胶 热 毡 性 能 特 点 及 对 比
back
荷叶效应
检测报告
国家玻璃纤维产品质量监督检验中心 导热系数（25℃）测定值为0.014W\(m·K)
国家耐火材料质量监督检验中心
稳定法检测， 热面温度为400℃， 检测 导热系数单值 0.030
纳诺高科施工方法
技术来源
谢谢
-162℃ 聚氨酯发泡，0.024 W/(K·m） 气凝胶，0.012W/(K·m）
理想材料： 适应低温介质，能够应对易挥发或易燃物的处理。
全国在建或已经建成的LNG重大项目22个，加注站200多家。 东南沿海省份构成LNG接收站与输送管网，向中部辐射。
LNG使用计划部门预计： 2020年，使用量达2400亿立方米，天然气加注站12000座。
绍兴市纳诺高科有限公司
朱朝煜 制作
源自太空任务的高科技材料
——掀起绝热保冷新革命
气凝胶的发展历程
1931年，美国斯坦福大学Kistler通过水解水 玻璃首次制备得到气凝胶。
1985年，德国维尔兹堡大学物理所组织召开首届 “气凝胶国际研讨会”简称ISA。（2012年，为第 十届ISA会议）
冷藏集装箱、保温集装箱
罐式集装箱
特殊集装箱
救 生 舱 隔 热 层 内 部 结 构 示 意 图
气凝胶进军时尚界
Hugo boss
“零夹层”气凝胶纤维
3mm防风衣 （40mm羽绒服）
碳纤维加气凝胶内底 英·安妮·怕你特尔征服 喜马拉雅山
气凝胶材质帐篷 适用于极低恶劣环境 南极洲、北极圈探险队专用 防水、透气、质轻、保温
格点。
工业设备及管道的保温
锅炉、炼解炉、 干燥机和窑的 保温
汽轮机 的保温
沉淀器/过滤 器的内衬的 保温
导管、 烟道的 保温
储罐的 保温
蒸馏塔的 保温
流程管道 的保温
冷流程管 道的保温
容器保温
阀门箱和 其他松散 填充材料 的保温
管道设备保温的实物图
相同保温效果，与传统材料的对比
石油石化行业 稠油开采环节：饱和蒸汽、过热蒸汽、热水
⑷非刺激性物质
⑸不影响人体健康
纳诺气凝胶的优势
A.导热系数低 B.密度小 C.持久耐热、防火性能
德国DIN5510-S5级、建筑不燃性测试GB\T 5464
D.疏水性能 E.经久耐用 F.绿色环保 G.保护设备、便于施工等
使用寿命
阿仑尼乌斯研究方法测试热老化 （等效性实验） 600 ℃,3h
2006年，低中高温段各型号气凝胶绝 热毡均取得突破，并落实投产。
2006年至今，产能逐步扩大。 201 3年，建成两条生产线，满产可达 30000m³。
气凝胶的特性
纳米级材料（50nm） 低导热系数（0.013W/(K·m)） 低密度（3kg/m3 ） 高孔隙率（催化剂、吸附剂） 低折射率
气凝胶保温绝热原理
• 对流：当气凝胶材料中的气孔直径小于70nm时，气孔
内的空气分子就失去了自由流动的能力，相对地附着在气 孔壁上，这时材料处于近似真空状态。
• 辐射：由于材料内的气孔均为纳米级气孔再加材料本身
极低的体积密度，使材料内部气孔壁数日趋于“无穷多”， 对于每一个气孔壁来说都具有遮热板的作用，因而产生近 于“无穷多遮热板”的效应，从而使辐射传热下降到近乎 最低极限
气凝胶的体育竞技系列
邓普禄气凝胶255网球拍
韧性 轻质 拉伸强度 结构力度
其它应用领域汽车汽电车池电保温池，发组动机、及保排气温管隔热
炉体保温 城市高级建筑墙
纳诺高科气凝胶复合材料
美国环保署证实：
气凝胶作为非晶体硅
⑴无毒性，无诱变，不腐蚀
⑵无致癌作用
⑶硅进入人体不起化学反应，不被人体吸收
卡拉玛依油田、辽河油田、河南油田
开发南海油气 保卫领海主权
未来深海油气的开采应用气凝胶是必然趋势
我公司对我国海洋领土主权十分关切，望同中海油关于 加速东海、南海深水、超深水油气开发等项目早日展开 合作，坚决捍卫我领海主权和海洋权益。
LNG (液化天然气)
绿色环保、改善能源结构
LNG(液化天然气)
1993年，气凝胶被应用到宇航服、 太空飞船、航天飞机等。
2002年，美国宇航局创立Aspen气凝胶公 司以供研发和生产气凝胶。
• 2004年，绍兴纳诺高科有限公司建厂试生 产，注册资金5000万，占地300余亩。
• 2006年4月，投资2亿建成世界上最大的二 氧化硅气凝胶生产基地，年产量3吨，并 正式投入运行。
• 热传导：由于近于无穷多纳米孔的存在，热流在固体
中传递时就只能沿着气孔壁传递，近于无穷多的气孔壁构 成了近于“无穷长路径”效应，使得固体热传导的能力下 降到接近最低极限
气凝胶在太空任务的应用
美“火星探路者”探测器 （保护机器人电子仪器设备）
“火星漫步者”，抵挡入夜-100℃超低温
俄罗斯“和平号”空间
特性：高孔隙率、高比表面积 强力吸附剂 效果优于活性炭 防毒面具、动物房除臭等
二氧化硅气凝胶是太空任务的高科技材
料，纳诺高科的革命性创举使它从仅供科研
试验的样品投入到大规模生产；也使得它从
航天航空工程、军工行业的新贵转入到民用、
商业应用领域，所付出的前期成本耗资巨大，
但当前的费用已经降低到民用可以承受的价
美总统奥巴马视察 拉斯韦加斯的内利斯空军基 太阳能电池板
新型太阳能热水器 集热效率提高1倍 热损失下降到现有水平的30%以下
英·美洲豹战斗机·机舱隔热层
美·鱼鹰直升机·舱壁隔热和红外线
6mm气凝胶能够承受1kg烈性炸药爆炸 不变形、不损坏 且硬度、韧性可调节 与特殊材料复合可优化提升性能 军用车辆外部装甲
• 2012年，第二个工厂开始施工建设。预计 到2013年4月投入生产，产能为现有10倍， 达到20000立方米。
纳诺高科·气凝胶块
2004年，解决了实验室制备纯气凝胶 到大规模量产气凝胶的突破性难题
2005年，气凝胶与纤维毡复合研制成 功，并投产建成小试验线。解决了纯 气凝胶因其易碎性而无法真正应用到 保温行业的问题。
站
绝缘
首席
—邹哲
“星尘计划”
美宇航局星尘计划
科学家
—
星 尘 计 划 模 拟 图
2008年5月，邹哲博士应邀来我 公司考察指导。
宇宙飞船重返地面 高速飞行中承受大气层剧烈摩擦 气凝胶隔绝千摄氏度高温 保障航天器安全返还
美·宇航服气凝胶材质的隔热内里 该夹层约18毫米厚度 能够帮助宇航员承受抗击 1400℃的高温~-130℃的超低温 ·
军事应用
美·DDG51驱逐舰
船舶保温，如锅炉、舱壁、舱体、甲板、 热力源、管道、烟囱和甲板等
气凝胶在太阳能能源应用原理
Ⅰ.气凝胶材质透明，光线可自由透射 Ⅱ.低折射率，对入射光几乎没有反射损失，太阳光透过率高达87% Ⅲ.纳米孔状材料，内部存在大量微小孔洞，孔隙率在80%~99.8%。 布满了无限多的孔壁，而这些孔壁都是辐射的反射面和折射面，极大 地阻滞了辐射的热量散失。