海南隔熱材料——近年來新興的幾種新型隔熱材料的特點及其應用

我國輕質隔熱材料的發展起步較晚，基礎研究相對西方國家比較落後。早期，我國的輕質隔熱材料主要從國外進口，隨著對輕質隔熱材料需求的日益增長，只靠進口已無法滿足行業的需求，對輕質隔熱材料自主研究已迫在眉睫，為此國家制定了相關政策，開始投入大量精力研發輕質隔熱材料，到20世紀70年代，我國已經可以小規模生產隔熱耐火材料。如今，我國在輕質隔熱材料生產與研發方面取得了迅速的發展，所制備的輕質隔熱材料種類齊全、性能優越，生產工藝逐漸多樣化。以下是近年來新興的幾種新型隔熱材料的特點及其應用。

1、氣凝膠保溫隔熱材料

氣凝膠超級絕熱材料具有納米級別的氣孔和骨架顆粒，其隔熱性能十分優越，其導熱系數一般不超過0.1W/(m·K)，引起了耐火工作者的廣泛研究。氣凝膠是一種分散介質為氣體的凝膠材料，因其半透明的色彩和超輕質量，也被稱為“固態煙”，由於氣凝膠具有納米級別的氣孔，這種結構可顯著降低材料中氣體分子熱傳導和熱對流，同時納米級骨架顆粒可顯著降低固態熱傳導，所以制備出的隔熱材料的熱導率通常比空氣還要低，同時還具有比較小的密度和彈性模量，是一種較為理想的輕質隔熱材料。迄今為止，已研制出的氣凝膠有很多種，有單相氣凝膠、多相氣凝膠、有機氣凝膠和碳氣凝膠。美國Cabot公司運用超臨界幹燥法，通過保留SiO2顆粒在其凝膠狀態下的排列結構，成功的制備出納米級別的SiO2氣凝膠。制備出的SiO2氣凝膠具有海綿狀多孔網絡結構，其孔洞和骨架顆粒的尺寸大多100nm以下，熱導率僅為0.05W/(m·K)，隔熱效果極佳。

氣凝膠保溫隔熱材料

2、真空隔熱材料

真空隔熱材料最早於1893年由英國學者杜瓦提出的，當時主要用來作為儲存液態空氣容器的隔熱材料，之後真空隔熱技術在航空航天，特種合金的冶煉，電子產業等科技領域都獲得了快速的發展。真空隔熱材料又叫高溫多層隔熱材料，主要由發射率低的金屬箔和低導熱系數的夾層材料組合而成。由於在真空條件下，可以有效阻止熱量的傳遞，因此這種材料的導熱系數比普通隔熱材料要低很多。溫樹林等研制成功了一種用於高溫真空高效隔熱材料，該材料由鋁箔或鎳箔與石英纖維席復合而成。隨著人們對真空隔熱材料的進一步研究，制備封閉的真空氣孔結構材料成為廣大工作者重要研究方向之一。

3、碳質保溫隔熱材料

新型碳質隔熱材料具有導熱系數小、熱容量低、體積密度小、線膨脹系數小、耐高溫、抗熱震穩定性好、耐化學腐蝕性強、高純無汙染等優異的性能，廣泛應用於真空電阻爐、感應爐、燒結爐、熱處理爐等高溫場所。其良好的隔熱效果，可以節約30~70%的能源。2010年，日本碳素公司開發出高隔熱性能的碳纖維隔熱材料，不僅隔熱效果良好，並且強度高、尺寸精確。碳質隔熱材料性能優異，適用於各種陶瓷燒結、金屬熱處理、稀土類磁性材料的制造、太陽能電池矽鑄造爐等生產設備中。

4、復合保溫隔熱材料

復合型保溫隔熱材料兼具各單一材料的優異性能，因而被廣泛應用於各領域。復合型保溫隔熱材料在充分認識材料各自的特色後，按照需求進行有機的結合，其目的是充分利用各個材料的優點，使成為整體的產品各方面性能最佳。復合保溫隔熱材料分為無機與無機復合型(也稱為復合矽酸鹽型)和泡沫塑料與矽酸鹽復合型兩大類。無機與無機復合型保溫材料主要種類有矽酸鎂、矽鎂鋁、稀土復合保溫材料等，其隔熱性能及強度明顯優於單一的鋁、鎂、矽質隔熱材料。海泡石保溫材料作為無機與無機復合型隔熱材料中的佼佼者，具有優良的保溫隔熱性能和應用效果，已經引起人們的高度重視。泡沫塑料與矽酸鹽復合型隔熱材料不僅具有很好的保溫隔熱性能，而且價格便宜，生產工藝簡單，廣泛用於化工生產、房屋建築、食品工業、能源輸送等領域。

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