气凝胶
一、气凝胶是什么
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。
气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体。密度为3千克每立方米。气凝胶的种类很多，有硅系，碳系，硫系，金属氧化物系，金属系等等，一般常见的气凝胶为硅气凝胶。aerogel是个组合词，此处aero是形容词，表示“空气中的”，gel显然是凝胶。字面意思是空气的凝胶。任何物质的gel只要可以经干燥后除去内部溶剂后，又可基本保持其形状不变，且产物高孔隙率、低密度，则皆可以称之为气凝胶。
因为密度极低，最轻的气凝胶仅有0.16毫克每立方厘米，比空气密度略低，所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”。由于里面的颗粒非常小（纳米量级），所以可见光经过它时散射较小（瑞利散射），就像阳光经过空气一样。因此，它也和天空一样看着发蓝（如果里面没有掺杂其它东西），如果对着光看有点发红（天空是蓝色的，而傍晚的天空是红色的）。由于气凝胶中一般80%以上是空气，所以有非常好的隔热效果，一寸厚的气凝胶相当20至30块普通玻璃的隔热功能。
二、气凝胶有什么特点
1、孔隙率很高，可高达99.8%。
2、纳米级别孔洞（20～100nm）和三维纳米骨架颗粒（2～5nm）。
3、高比表面积，可高达1000m2/g。
4、低密度，可低至0.003g/cm3。
5、气凝胶独特的结构决定了其具有极低的热导率，常温下可以低至0.013W/（m·K）。
6、强度低，脆性大，由于其比表面积和孔隙率很大，密度很低，导致其强度很低。
三、气凝胶有什么作用
1、航空航天领域应用
与传统绝热材料相比，气凝胶超级绝热材料可以用更轻的质量、更小的体积达到等效的隔热效果，这一特点使其在航空航天应用领域具有举足轻重的优势。航空发动机的隔热材料使用气凝胶既能起到极好的隔热作用，又减轻了发动机重量。
2、工业保温领域应用
工业节能中，纳米孔超级绝热材料也起着非常重要的作用，其中有些特殊的部位和环境，由于受重量、体积和空间的限制，气凝胶超级绝热材料就可以发挥更大的作用。而且气凝胶的耐高温防火特性，在化工领域设备的保温上应用更加适合。
3、建筑领域应用
气凝胶及其复合材料在不同建筑领域有不同的应用，可以起到卓有成效的节能效果。材料包括气凝胶毡/板、气凝胶保温砂浆、气凝胶阳光板，气凝胶隔热涂料等。具体的气凝胶内容可浏览气凝聚品牌大全。
4、交通领域应用
因气凝胶具备良好的隔热保温和隔声性能，在交通领域主要应用在汽车防火隔热保温降噪层、大容量电池组防火防水保温盒，危险化学品运输车、液化天然气运输船等特种运输工具的保温防火层，高铁和地铁车体保温隔热降噪防火层等。
5、环境领域应用
气凝胶因其极大的比表面积及其特殊的纳米多孔网状结构，使其具有很好的吸附性能，是活性炭吸附能力的6倍，可广泛应用于废水处理、水体净化和油污吸附以及VOCs气体吸附，是一种新型绿色环保吸附材料。
6、日常方面应用
气凝胶在日常生活中也大有用武之地。气凝胶优异的隔热性能，可作为鞋垫、运动鞋、服装的填充层，在较低温度下进行保温。现在高端化妆品行业、体育用品行业也将气凝胶应用于产品中。随着人们对气凝胶的认识和研究的普及，相信它的应用领域会越来越大。
四、气凝胶的种类有哪些
气凝胶可分为无机气凝胶、有机气凝胶、混合气凝胶和复合气凝胶。常见的气凝胶主要是硅气凝胶、碳气凝胶和二氧化硅气凝胶，新进发展的气凝胶主要是氧化石墨烯气凝胶、富勒烯气凝胶和纤维/二氧化硅气凝胶。目前市场上常见的以及研究较多的可分为氧化物气凝胶材料、炭气凝胶材料（耐高温性可达3000℃）和碳化物气凝胶材料。
1、氧化物气凝胶材料
氧化物气凝胶材料在高温区（＞1000℃）容易发生晶型转变及颗粒的烧结，其耐温性相对较差，但是其在中高温区（＜1000℃）具备较低的热导率。氧化物气凝胶材料主要有SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、CuO等。
2、炭气凝胶与碳化物凝胶材料
炭气凝胶最大的特点就是其在惰性及真空氛围下高达2000℃的耐温性，石墨化后耐温性能甚至能达到3000℃，而且炭气凝胶中的炭纳米颗粒本身就具备对红外辐射极好的吸收性能，从而产生类似于红外遮光剂的效果，因此其高温热导率较低。但是在有氧条件下，炭气凝胶在350℃以上便发生氧化，这使得其在高温隔热领域的应用受到了极大地限制。随着SiC、MoSi2、HfSi2、TaSi2等高抗氧化性涂层的发展，在炭气凝胶材料表面涂覆致密的抗氧化性涂层，阻止氧气的进一步扩散，将使该材料具备极大的应用前景。
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