气凝胶是目前已知最轻的固体材料
气凝胶不同于我们传统思维中的“胶”,它是一种具备纳米多孔网状结构的
固体材料,1931年由美国 Kistler.S.发明,因其轻若薄雾蓝色泛烟,又被
称为“蓝烟”、“冻结的烟”,创下15项吉尼斯纪录。




气凝胶具有众多优异性能
气凝胶孔隙率可达99.8%。内部“锁住”大量空气。
因此,对能量(热量、声波、机械力)具有极佳的阻隔、消减作用。同时,由于
它具有极高的比表面积、无序孔结构,极易吸附其他分子,因此也具有极佳的
吸附性能。
在隔热性能、防水性能、防火性能、耐久耐压、耐腐蚀及透气性方面,气凝胶
材料无一项落后于传统有机或无机材料,呈现出非常全面的材料性能。

航天领域,初显身手
俄罗斯“和平”号空间站采用气凝胶作绝热;
美国“火星探路者”探测器采用气凝胶作绝热;
2016年我国长征五号采用气凝胶毡作隔热,为火箭燃气管路系统
提供了有效热防护,为成功发射提供了有力保障;
提供了有效热防护,为成功发射提供了有力保障;
2017年我国天舟一号采用气凝胶隔热毡制作低温锁柜;
2018年美国火星探险中宇航服采用气凝胶材料做恒温保障,能经受
住1300℃的高温和-130℃的超低温;
住1300℃的高温和-130℃的超低温;
2020年我国“天问一号”火星着陆阶段,仅10mm的耐高温气凝胶
作为一道隔热屏障,使工作平台丝毫不受发动机产生的1200℃高温影响;
作为一道隔热屏障,使工作平台丝毫不受发动机产生的1200℃高温影响;


几分钟后在气凝胶上方的鲜花依然芳香如故
迄今为止
绝热性能最好的材料
在气凝胶众多性能中,应用最成熟最广泛的是它的隔热性能,气凝胶是目前
已知隔热效果最好的固体材料。气凝胶的特殊结构能阻碍热量传播的所有途径,
包括热传导、热对流、热辐射,使气凝胶达到其他材料无法比拟的绝热效果。

气凝胶的隔热原理

无限延长热传导路径——降低热传导
气凝胶的网状骨架无限延长了热传导的路径,热传导十分困难;并且纳米孔洞结构形成无数的气-固界面,
而热量难以在气-固界面传导;

内部空气无法流通——抑制热对流
气凝胶的孔径(20-50nm)小于空气的平均自由程(70nm),也就是说孔隙中的气体分子无法自由流通,
因此抑制了气体分子间的热对流;

气固界面形成无数热隔板——限制热辐射
气凝胶的网络骨架形成“无穷热隔板效应”,对热辐射具有遮蔽作用;
