从结构到应用:气凝胶到底是什么材料?
2025-11-17       来源:尤特森

气凝胶是一类由固体骨架与大量空气组成的轻质多孔材料,被称为“固体材料中孔隙率较高的一类”。它通常以二氧化硅为主要原料,通过溶胶—凝胶工艺形成湿凝胶,再经过干燥处理,去除内部液体而只保留固体网络结构,从而形成外观轻盈、内部孔隙丰富的材料。虽然气凝胶看上去像固体,但内部孔隙率可达到 80%~99%,因此密度非常低,手感轻、结构均匀。

气凝胶的主要特点是其热导率较低,这与内部海绵状微孔结构有关。材料内部的孔隙能够抑制空气流动,从而减少热量以对流方式传播,这也是它在保温隔热应用中表现稳定的原因。由于其材料本身为无机结构(如二氧化硅气凝胶),整体耐高温性能较好,在较高温度下仍能保持结构稳定,不易分解。

目前气凝胶材料主要被应用于建筑节能、工业保温、石油化工、轨道交通、储能设备等领域。比如在管道保温中,气凝胶毡能够在较薄的厚度下提供较好的隔热性能,有助于减少保温层占用空间。在建筑外墙等方向,也会将气凝胶用于保温砂浆或保温板中,使其兼具轻质与节能特点。

除了保温功能外,气凝胶还具备一定的吸声能力,部分材料具有疏水性,可用于潮湿环境下的隔热需求。在航空航天领域,气凝胶因轻质与耐高温等综合优势,也曾被用于设备隔热及科学探测采样材料中。

需要注意的是,气凝胶并不是“万能材料”。它虽然轻质,但根据不同制备方式,部分气凝胶材料较为脆弱,需要与纤维增强材料结合才能在工程中长期使用。同时,不同类型的气凝胶性能差异较大,应根据实际用途选择适合的产品,如保温毡、保温板、添加型气凝胶颗粒等。

总体来看,气凝胶是一种结构轻、热导率低、适用面广的多孔无机材料。它凭借独特的微观结构,在节能、隔热、工业装备保温等领域有着稳定而实际的应用价值,是近年来保温材料行业较受关注的一类新型材料。