由于氣凝膠具有極低的密度、高比表面積和高孔隙率,從而表現(xiàn)出獨(dú)特的光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)以及電學(xué)性能,使其在航空航天、國(guó)防軍工、節(jié)能環(huán)保、石油化工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。世界上的許多國(guó)家競(jìng)相開發(fā)新型氣凝膠材料,使得氣凝膠已發(fā)展成為一個(gè)龐大的家族,如硅氣凝膠、碳?xì)饽z、硫氣凝膠、金屬氣凝膠和氧化物氣凝膠等。
在航空航天和國(guó)防軍工領(lǐng)域,氣凝膠的應(yīng)用具有極大的優(yōu)勢(shì)。氣凝膠保溫材料可作為飛機(jī)機(jī)艙的隔熱層材料,也可作為核潛艇、蒸汽動(dòng)力導(dǎo)彈驅(qū)逐艦的核反應(yīng)堆、蒸發(fā)器、鍋爐以及復(fù)雜的高溫蒸汽管路系統(tǒng)的高效隔熱材料,可以增強(qiáng)隔熱效果,降低艙內(nèi)溫度,增大艙內(nèi)的使用空間。
2016年11月3日,我國(guó)新一代大運(yùn)力運(yùn)載火箭“長(zhǎng)征”五號(hào)在海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功首飛,氣凝膠新材料就發(fā)揮了重要作用:我國(guó)研發(fā)的高性能納米氣凝膠隔熱氈為火箭燃?xì)夤苈废到y(tǒng)提供了有效的隔熱保溫手段。2017年4月26日,“天舟”一號(hào)貨運(yùn)飛船升空時(shí)搭載了一個(gè)用于物資保存的低溫鎖柜,打造這個(gè)太空“冰箱”的隔熱保溫材料的主角同樣是氣凝膠。
在建筑領(lǐng)域,氣凝膠的隔熱、阻燃、疏水、隔音、減震、環(huán)保等優(yōu)勢(shì),非常適合于用作建筑節(jié)能墻體材料。在消防領(lǐng)域,應(yīng)用氣凝膠材料可以大幅降低消防衣物器材的重量和體積,延長(zhǎng)消防員在火場(chǎng)中的工作時(shí)間。在家電領(lǐng)域,應(yīng)用氣凝膠材料可以縮小家電體積,提高節(jié)能效果和安全性能。在石油化工領(lǐng)域,應(yīng)用氣凝膠材料可有效減少外保溫層的用量,并且由于具有極佳的憎水性而不會(huì)腐蝕保溫管道,從而可以降低后期的維護(hù)費(fèi)用。將氣凝膠保溫氈應(yīng)用于稠油高溫注汽開采管道保溫和煉化裝置介質(zhì)管線的保溫,可有效減少施工對(duì)象的體積,從而顯著提高管道的排布率。
在城市集中供熱中,做好保溫工作對(duì)保證供熱質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排都具有重要的意義。氣凝膠直埋保溫管可廣泛應(yīng)用于城市集中供熱的管道保溫,具有十分突出的優(yōu)點(diǎn)。如氣凝膠直埋保溫管保溫性能好,熱損失僅為傳統(tǒng)管材的25%。氣凝膠直埋保溫管占地少,施工快,有利于環(huán)境保護(hù),并且使用壽命可達(dá)20年。
在電力儲(chǔ)能領(lǐng)域,氣凝膠保溫材料也有用武之地。如在火力發(fā)電廠的能量轉(zhuǎn)換過程中,應(yīng)用氣凝膠保溫材料可有效降低熱能的損失,從而提高熱源的利用效率。
我國(guó)的氣凝膠研究起步較晚,但發(fā)展速度很快,取得了一系列重要成果,有些甚至走在了世界的前列。2018年9月1日實(shí)施的《納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱制品》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),是我國(guó)第一個(gè)關(guān)于氣凝膠材料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),必將為推動(dòng)我國(guó)的氣凝膠產(chǎn)業(yè)化發(fā)揮積極的作用。
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