新型隔热材料(超薄隔热材料)

前沿拓展：

新型隔热材料

近几年，新型的保温隔热材料并没有推出多少新的品种，大部分都是在原有材料之上进行组合或者复合。纳米气凝胶复合绝热毡是最近两年新推出的新型保温隔热材料，纳米气凝胶复合绝热毡选用性能优异的气凝胶隔热材料和具有热屏蔽功能的功能性材料，以耐高温无碱玻璃纤维为增强材料，经特殊工艺制备，超临界工艺干燥而成。该绝热材料具有的纤细纳米网孔结构，可以有效降低材料的固态脚去合客龙吃热传导，济南火龙热陶瓷证短信黑伟晶到报括手有限责任公司杜工提醒，纳米气凝胶复合绝热毡有效绝热温度在八百摄氏度以内，超过这个温度，袁给响列洲隔热效果将会大大降低。

编辑推荐：目前氧化铝-氧化硅气凝胶隔热复合材料制备工艺较为复杂，高温热导率偏高，最高使用温度不超过1300℃。本文通过简化的工艺，制备出了一种使用温度可达1500℃的高强韧低热导氧化铝-氧化硅气凝胶隔热复合材料，是耐高温气凝胶隔热材料研究领域的重大突破。

氧化铝-氧化硅气凝胶的低密度、耐高温、低热导特性使其在高温隔热保温领域具有广阔的应用前景，阻碍其发展和应用的主要瓶颈在于脆性大、高温热导率较高、制备工艺复杂。2008年以来，研究人员以陶瓷纤维（石英纤维、莫来石纤维、氧化锆纤维等）或硼酸铝晶须与氧化铝-氧化硅气凝胶进行复合，显著提高了气凝胶的力学性能和高温隔热性能。然而，目前报导的氧化铝-氧化硅气凝胶隔热复合材料制备过程包括溶剂置换、凝胶改性、纤维清洗或多孔骨架制备等诸多步骤，制备工艺仍较为复杂；同时，材料高温热导率仍然偏高，且最高使用温度不超过1300℃。

为此，国防科技大学冯坚团队提出了一种简便的溶胶-浸渍-凝胶（SIG）和超临界干燥（SCFD）策略，开发出新型耐1500℃高强韧低热导氧化铝-氧化硅气凝胶隔热复合材料。相关论文以题为“Thermally insulating, fiber-reinforced alumina–silica aerogel composites with ultra-low shrinkage up to 1500 °C”发表在Chemical Engineering Journal上，论文第一作者为彭飞博士，姜勇刚副研究员和冯坚研究员为论文的共同通讯作者。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.128402

该团队以氧化铝–氧化硅溶胶直接浸渍莫来石纤维形成凝胶/纤维复合体，然后经超临界干燥和热处理获得了耐1500℃高强韧低热导氧化铝-氧化硅气凝胶隔热材料，制备过程摒弃了溶剂置换、凝胶改性等传统步骤，工艺过程大为简化（图 1）。

图1氧化铝–氧化硅气凝胶隔热复合材料制备工艺流程

氧化铝–氧化硅气凝胶隔热复合材料表现出优异的耐高温、高强韧特性。在空气气氛下，采用纤维密度为0.20-0.35g/cm3制备的复合材料经1200～1500℃热处理2h后，均未发生变形和开裂现象，且1500℃热处理后材料厚度收缩率最低可达0.9%（图2）；低密度（<0.4g/cm3）的复合材料还具有良好的高强韧性能，材料压缩应力高达0.31MPa（10%应变），弯曲强度达到0.82MPa，经重量为1.28吨的汽车碾压后，仍保持完好（图 3）。

图2氧化铝–氧化硅气凝胶隔热复合材料的耐温性能：经高温处理（2h）后的外观：(a)1200℃、(b) 1300℃、(c) 1400℃和(d) 1500℃（纤维密度分别为0.15、0.20、0.25、0.30、0.35g/cm3）；高温处理后材料厚度收缩率随(e)纤维密度和(f)处理温度的变化

图3氧化铝–氧化硅气凝胶隔热复合材料的力学性能：(a)压缩应力-应变曲线、(b)弯曲应力-位移曲线、(c)拉伸应力-位移曲线；经(d)压缩、(e)弯曲和(f)拉伸强度测试前、后的外观；(g)压缩、弯曲和拉伸强度随纤维密度的变化；(h)汽车碾压试验

进一步的室温和高温热导率测试结果表明（图4），氧化铝–氧化硅气凝胶隔热复合材料在室温～1200℃时的热导率显著低于同类材料，1200℃时最低达到0.082W/(m·K)，比同类材料最低值还优25%。这是因为介孔结构的氧化铝–氧化硅气凝胶能够有效抑制气态热传导，莫来石纤维能够显著遮挡高温**辐射，两者的协同作用赋予材料极低的热导率。

图4氧化铝–氧化硅气凝胶隔热复合材料的热导率：(a)常温热导率随纤维密度的变化；(b)常温热导率随空气压力的变化；高温热导率随(c)温度和(d)纤维密度的变化；(e)复合材料的传热机制；(f)复合材料热导率与同类材料的对比

氧化铝–氧化硅气凝胶隔热复合材料表现出了优异的高温隔热性能，经1500℃单面加热15min后，外观和尺寸几乎无变化，材料中的气凝胶仍然保持介孔结构和片叶状形貌，化学组成亦变化很小；厚度为18mm的材料热面和冷面温度差高达1120℃（图5）。该材料适用于1500℃有氧环境下高温隔热保温领域应用。

图5 石英灯单面加热试验：加热后材料的(a)宏观形貌和材料(b)冷面、（c）热面位置的微观形貌；材料冷面、热面位置的(d)X射线衍射图谱和(e)**吸收光谱；(f)热面温度和冷面温升曲线（冷面的实时温度和初始温度的差值）

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拓展知识：

新型隔热材料

隔热材料有哪几种

隔热材料有哪几种，隔热材料是装修材料的一种形态材料。现在家庭装修普遍都会用到它,而且隔热材料的种类也是有很多的,它能阻滞热流传递的材料,又称热绝缘材料。那么隔热材料有哪几种？

隔热材料有哪几种1

隔热材料有哪几种

1、保温隔热纸：常用于IT类小型电子产品以及家电领域，极少用于建筑类的保温隔热。FiberGC-10～50系列隔热纸导热系数0、027瓦米开，厚度0、4～5mm，白色，纸状，具有超薄的优势。

2、玻璃纤维棉板/毡：用于家电产品、管道等。导热系数0、035瓦米开，厚度3mm～5mm，白色，分硬板和软毡状，玻璃纤维结构。

3、聚氨酯发泡板(PU/PIR)：导热系数0、02～0、035瓦米开，多色，硬质、脆性，厚度10mm～200mm。

4、离心剥离纤维棉/岩棉：一般用于建筑行业，机房、库房等。导热系数正常为0、038瓦米开，厚度30～200mm，**。

5、微纳隔热板：导热系数0、02瓦米开，耐温较高，多用于高温环境。

6、气凝胶毡：可根据要求定制成硬性板状材料，适用于设备、管道保温。常温下导热系数0、018W/(K·m)，厚度2mm～10mm，白色或蓝色，柔性毡。

家装隔热材料如何选购

1、按材料耐温范围

按材料耐温范围的话，有低温保温隔热、中温保温隔热、高温保温隔热。如果选低温保温隔热材料，可以选择温度高于长期使用温度约100-150℃的材料。

2、按保温隔热材料的形态

隔热材料的形态也分很多种，分别有棉、纸、毡、板、异型件、纺织品等，这些不同形态的隔热材料，因类型的不同物理特性也会有差异。

3、计算价格成本

选好要使用的材料范围后，接下来就是购买，那购买我们就需要计算价格的成本，尽量选购到性价比好的材料。

一般来说，选择保温隔热材料就是根据使用环境选择出形态、物理特性、化学特性、保温隔热性能符合使用环境，环保等级满足设计需求的保温隔热材料，经过核算成本，终确定所要使用的保温隔热材料。

隔热材料有哪几种2

1、挤塑聚苯板

挤塑聚苯板也被专业人士称之为XPS板，拥有比较好的保温效果，导热系数维持在0、028~0、03之间，市场上的价格会比较昂贵，但是拥有耐潮湿、高强度的效果。

2、膨胀聚苯板

膨胀聚苯板在日常中也被成为是EPS板，拥有较强的保温效果，导热系数维持在0、038~0、041之间，而且市场上价格也不算贵，就是强度不太好。

3、聚氨酯硬泡

聚氨酯硬泡是现代一种新型的有闭孔结构且密度小的微孔泡沫材料，它的隔热性能非常好，热导率很小，而且吸水率也很低，施工**作也方便。不过，由于聚氨酯硬泡正处于起步的.阶段，所以在屋面上一般都会采用直接喷涂方式进行隔热处理。

4、FB新型复合屋面板

FB新型复合屋面板由保温板、轻质结构板以及空气层三层保温隔热层组成，其保温隔热效果非常好，而且还采用特殊处理使其防水效果也很好。它的质地轻盈，相比传统的屋面重量减轻约230kg/m2，提高了工作效率。

隔热材料（thermal insulation material），能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。传统绝热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等，新型绝热材料，如气凝胶毡、真空板等。

代表材料：

铝箔隔热卷材概念

Dike铝箔隔热卷材，又称阻隔膜、隔热膜、隔热箔、拔热膜、反射膜等。由铝箔贴面+聚乙烯薄膜+纤维编织物+金属涂膜通过热熔胶层压而成，铝箔卷材具有隔热保温、防水、防潮等功能。铝箔隔热卷材的日照吸收率（太阳辐射吸收系数）极低(0、07)，具有卓越的隔热保温性能，可以反射掉93%以上的辐射热，被广泛应用于建筑屋面与外墙隔热保温。

导热系数较低的几种隔热材料（按厚度划分）

1、保温隔热纸：FiberGC-10~50系列隔热纸导热系数0、027瓦米开，厚度0、4~5mm，白色，纸状，具有超薄的优势，常用于IT类小型电子产品以及家电领域，极少用于建筑类的保温隔热；

2、玻璃纤维棉板/毡：导热系数0、035瓦米开，厚度3mm~5mm，白色，分硬板和软毡状，玻璃纤维结构，用于家电产品、管道等；

3、聚氨酯发泡板（PU/PIR）：导热系数0、02~0、035瓦米开，多色，硬质、脆性，厚度10mm~200mm；

4、离心剥离纤维棉/岩棉：导热系数一般为0、038瓦米开，厚度30~200mm，**，用于建筑行业，机房、库房等；

5、微纳隔热板：导热系数0、02瓦米开，耐温较高，多用于高温环境；

6、气凝胶毡：常温下导热系数0、018W/(K·m)，厚度2mm~10mm，白色或蓝色，柔性毡，可根据要求定制成硬性板状材料，适用于设备、管道保温。

可任意造型的隔热材料

RFC异形隔热件。

新型高效干燥技术

隔热材料因为其热传导性能差，采取传统热风干燥其耗时很长，并且能耗过大，干燥均匀性较差，而采取微波干燥技术则绕开了其传热性能差的问题，提高了生产效率，符合现代工业生产高效节能环保的要求，解决了传统隔热材料烘干技术用时长，**较慢，且干燥不均匀的问题。

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