我国许多既有建筑没有采取保温措施,节能指标难以达标,能耗高。这是因为市场上使用的建筑保温材料主要有EPS(聚苯板)、XPS(挤塑聚苯板)、酚醛板等。一般采用外保温结构,即保温板用砂浆粘贴在基础墙上,用网格布加固,存在易燃、易坏、易脱落、施工工艺复杂等缺陷。为此,加快探索和推广一种性能优越的新型建筑保温材料势在必行。
气凝胶作为目前世界上最轻的固体,具有低导热系数、低密度、低折射率、吸附、低声速等优良性能首先用于航空航天和军事领域。气凝胶由于其自身的特性,已经成为太空探索中不可替代的材料。
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目前国内对气凝胶的研究工作主要集中在波尔固体物理研究所、同济大学、国防科技大学、清华大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等。同时,中国高校在气凝胶研究领域的专业水平和国内企业降低气凝胶制造成本的技术探索能力不断增强,开始向世界先进水平进军,进入世界先进行列。
随着研发的深入,气凝胶在建筑领域也开始广泛使用,气凝胶新型建材逐渐成为“建筑领域最有发展前景”的高性能材料。
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我国第一个气凝胶材料国家标准—— 《纳米孔气凝胶复合绝热制品》于2018年9月正式实施,至今才一年。这项国家标准的实施成为气凝胶行业快速发展的动力,导致我国气凝胶企业大量涌现,大大拓宽了建筑企业的选材范围。
气凝胶在建筑领域的四大优势
在极低的导热系数,各种气凝胶新型建筑材料可以灵活应用于外墙、屋顶和窗户,可以有效降低建筑能耗。它也可以用于建设隔音、空气净化,因为它的低声速和强吸附。阻燃或不易燃性,过去常常建造和翻新建筑
,可保护建筑免受火灾等意外的灾难的损害。气凝胶在建筑施工中的使用方式
在节能门窗的应用
科学家通过仿真模拟,将其制备的真空气凝胶玻璃替换三层充氩气中空玻璃安装于建筑门窗上。其模拟实例为处在丹麦气候的居民住宅。其中两栋符合丹麦保温建筑标准,另两栋符合丹麦节能建筑标准(房屋取暖耗能<15 kW·h/m2/a)。通过计算房屋的年取暖耗能量来比较两种玻璃的节能性能。
普通居民住房相对中空玻璃气凝胶玻璃年节能量为1180kWh/a,约19%,而在节能住宅中这一数字是700 kWh/a,占到了总耗能的34%。真空气凝胶玻璃不仅更节能也有不错的视觉效果。
在建筑管道中的使用
根据美国阿斯彭公司的估算,平均每公里的高温蒸汽管道在使用气凝胶毡后仅能耗一项就可以带来250万美元的节省,而在建筑供热管道保温材料改造中,理想情况下一年左右即可以节省下改造投入的成本。

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在墙壁和屋顶中的使用
传统的墙壁和屋顶保温材料分为无机材料和有机材料,占据保温材料市场80%的有机保温材料聚苯泡沫板防火阻燃性不佳,无机保温材料如岩棉、玻璃棉等大多密度大且保温效果欠佳。
气凝胶板具有低热导率、低密度、高阻燃性是墙壁和屋顶的理想保温材料。气凝胶板还可以起到吸声降噪的功能,该结构还可以有效的阻绝噪声。此结构使用的气凝胶毡和板燃烧性能为A1级,为完全不燃性材料,解决了建筑保温与建筑防火无法共存的巨大矛盾。

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在涂料中的应用
有研究人员分别以空心微珠、自制的SiO2气凝胶为隔热填料,添加到丙烯酸酯白色外墙涂料中制成隔热涂料,通过自制的测量装置测得SiO2气凝隔热涂料隔热性能明显优于空心微珠隔热涂料。还有研究人员用稳定剂爱利索 TMRM825 对SiO2气凝胶进行改性并制备成浆料,以水性丙烯酸树脂为成膜物,在助剂的配合下制得水性纳米透明隔热涂料,结果表明玻璃涂覆膜厚为20—25μm时,涂膜有良好的机械性能,可见光透过率大于89%,透明性好,同时有较好的隔热效果。
气凝胶涂料不仅可以应用在外墙体的保温中,还可以应用在建筑内墙保温和建筑顶部保温和建筑底部保温。2010年上海世博会零碳馆及万科实验楼应用了该种涂料,表明这种涂料具有突出的节能效果。

信息来源:中国保温网、建筑头条、百度学术
