新型隔热材料有哪些(耐得住高温，才能守得住底线看气凝胶如何成为隔热材料的大哥大)

Posted 2023-05-28

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新型隔热材料有哪些(耐得住高温，才能守得住底线看气凝胶如何成为隔热材料的大哥大)

引语

气凝胶是一种耐得住超高温度的，用于隔热的材料。它起源于美国斯坦福大学的一场实验。研究员本想用溶胶凝胶层材料，未曾想到，最后制出了一种新的材料。

气凝胶由氧化物气体有机碳气体等一些气体凝胶组合而成，其结构多孔，骨架众多，互相交联而成。这种孔状结构也证明了它是一种很好的隔热材料。

隔热材料的研究一直是科研重点，超高的耐温度使它们可以运用在众多行业，但是能忍受超高温度的材料也寥寥无几。

气凝胶这种耐高温的隔热材料可以运用在一些需要耐高温隔热材料的行业，比如需要高温载体的催化剂、拥有超高温度的窑炉、在军用领域需要超高隔热材料的武器等。

气凝胶的发展前途绝对是值得人展望的，研究它需要有超高的技术，也算是一种高技术材料。它也是一些重要行业的刚需，需要有这种超高隔热的材料。

气凝胶材料也有很多种类，人们一直在对它进行研究，研究出的各种材料都有着各自的特点。

研究最早的氧化物气凝胶，有着怎样特性

氧化物气凝胶材料，它是气凝胶隔热材料体系中的一种。在气凝胶隔热材料体系中，它也是人们最早发现的，研发较为成熟的一种气凝胶材料。

相比于国内来说，国外对于氧化物气凝胶材料研究开发更早。

在1992年，国外的Fricke就发现了氧化物气凝胶。而且他还通过研究氧化物气凝胶的密度，从而去改变它内部的浓度系统。通过在氧化物气凝胶的内部浓度系统中掺杂红外线遮光剂，从而去改变氧化物气凝胶的密度。通过这一研究，他发现了氧化物气凝胶系统的传热规律。

而到了2011年，美国的研究中心又开始对氧化物气凝胶进行更深入的研究。为了更好地研究氧化物气凝胶，并且去发现它有别于前人的发现，研究中心大胆的将氧化物气凝胶跟陶瓷隔热瓦进行结合研究。

陶瓷的隔热瓦材料也属于一种耐高温材料，它作用于在炉火中燃烧的陶瓷隔热，具有超高的耐温特性。而同样作为耐高温材料的氧化物气凝胶材料，与陶瓷隔热瓦材料具有相似的特性，却也有着不同的地方。氧化物气凝胶材料由于其特殊的构成结构——多孔状的结构，具有陶瓷隔热瓦材料所不具备的低导热性。

研究中心将这两种材料结合起来，取其精华，去其糟粕，使氧化物气凝胶既保留了自身的耐高温性能，还吸收了陶瓷隔热瓦材料的良好的隔热性。最后，使氧化物气凝胶既具有耐高温的特性，也具有良好的隔热性，成为一种更全面的隔热材料。

氧化物气凝胶也可以跟别的材料结合研究。氧化物气凝胶与一种纤维粘材料结合成一种纤维复合气凝胶隔热材料，其性能相比起氧化物气凝胶来说大大增强。在氧化物气凝胶中加入这种纤维粘材料后，其氧化物气凝胶的密度增高，而且本身的导热功能却没有变化。可以说是只增加了好的一面，而没有使氧化物气凝胶本身的功能退化。

这种纤维粘材料也分为好几种材料，几种材料有利有弊。

氧化物气凝胶作为气凝胶材料中较早研发出来的材料，在气凝胶材料中，也算是主流材料了。因为氧化物气凝胶其良好的耐高温性，也算是被广泛应用于隔热材料中。

但是它虽然有着较低的导热率，却也有着缺陷。氧化物气凝胶无法适用于超高温度下进行隔热，因为在超高的温度下，它的多孔结构会遭到破坏，从而导致无法实现它应有的隔热功能。

虽然人们一直在将它与各种材料相结合，却一直没能抵消掉它的这种缺陷。因此，除了氧化物气凝胶材料，我们还需要研究其他的更全能的气凝胶材料。

超级耐温的炭气凝胶，大放异彩

炭气凝胶材料很好的避免了氧化物气凝胶材料的缺陷，它能够在超高温度下进行隔热功能，具有超级耐温的特性。

炭气凝胶材料也属于一种有机气凝胶材料，而且它还算是开创了有机气凝胶材料的先河，是人们的一种大胆的尝试。在1989年，美国的一家实验室内，研究员们大胆的将间苯二酚和甲醛为原料。在这种材料成型后，在其惰性状态下，将其炭化，制作出气凝胶材料，并且将它称为炭气凝胶材料。

炭气凝胶材料制作出来后，人们发现它能够在极高的温度下，还能保证其本身结构的不变，进行良好的隔热功能。

炭气凝胶材料的惰性使它能够在超高温度下具有耐温性，也正是因为这种惰性，它也能具有良好的稳固性。

炭气凝胶材料由炭纳米颗粒构成，而炭纳米颗粒其本身具有一种吸收性。它能够吸收红外辐射，从而达到遮光效果。

炭气凝胶材料在真空环境下，能够达到更有效的隔热效果，但是在有氧空间下炭气凝胶材料的隔热功能却会大大降低。因为这样使炭气凝胶材料具有不稳定性，使炭气凝胶材料也具有一定的缺陷，达不到全能功能。

也正是因为炭气凝胶材料在有氧空间下的这种限制缺陷，人们一直想要改进炭气凝胶材料，使它能够更好的实现隔热功能。

想要针对它的这种缺陷，其实非常简单。既然炭气凝胶材料在有氧空间下会有缺陷，那么在它的表层涂上抗氧化涂层，让它无法接触氧气，达到另一种意义上的真空，它的这种缺陷自然也就消失了。这种抗氧化性涂层使炭气凝胶材料相当于处于真空环境下，达到了它更好的隔热效果。抗氧化涂层使炭气凝胶材料在有氧空间下的缺陷消失不见，隔热功能得到更好的发挥，使炭气凝胶材料在实际运用中才能得到更好的发展前景。

然而，虽然抗氧化涂层可以使谈炭气凝胶材料避免因为有氧空间而导致的缺陷，但是在实际运用中，却有很多的意外会发生。一些需要重复使用的物件，比如说一直往返飞行的飞行器。

他在往来的途中的一些摩擦肯定会使抗氧化涂层达到磨损，从而使抗氧化涂层的抗氧化性削弱，让炭气凝胶材料的隔热功能因为接触了氧气而大大降低。

所以抗氧化涂层虽然能避免炭气凝胶的缺陷，却也并不是全能的，我们还需要对炭气凝胶材料进行更好的改善。

而一些材料上的结合，也能够使炭气凝胶材料的隔热功能更加良好。

在2003年，有人做了一个实验，他将炭气凝胶与一种有机聚合物树脂结合起来，炼制而成一种复合型材料。

最后，这种复合型的碳气凝胶材料比原有的碳气凝胶材料的隔热功能更为强大，性能大大提升。

而在其后的2011年，我国的研究员们继续为此展开研究，力求研究出隔热功能更好的炭气凝胶隔热材料。最后结果也不负众望，研究出了密度更小，热导率更低的炭气凝胶隔热材料。

在2013年，我国研究员们做了一个大胆的决定。他们将泡沫碳与炭气凝胶掺和起来，利用泡沫碳的特殊结构，研究出了一种新型的复合隔热材料。

最后，他们通过数据模拟分析，证明了这一大胆的尝试，使炭气凝胶的隔热功能提高。然而，他们对这种复合型材料的实际运用研究却并不完善，缺乏实质性的证明，因此这种隔热功能还有待考究。

新型复合材料，其良好的抗氧化特性

时间再往后推，我国研究员继续研究炭气凝胶材料的更多可行性。

比如说将炭气凝胶材料的组成结构增强起来，以炭泡沫为主要骨架，碳气凝胶为基底的新型隔热材料被研究出来。这个研究使得传统的炭气凝胶材料的结构得到强化，多孔的孔隙得到增强，使其能够在原有的高温环境下达到更高温度。

然而，这种强化只是强化了炭气凝胶材料的耐高温性，隔热材料最重要的特性隔热性却并没有出彩之处，可谓是捡了芝麻丢了西瓜。

炭气凝胶材料有着氧化物气凝胶材料所没有的优势，能够在超高温度下还能进行原有的隔热效果。却也有着劣势，炭气凝胶材料没有氧化物气凝胶材料那样超低的导热特性，两种气凝胶隔热材料各自有利有弊。

而研究员们也一直没有放弃对这两种气凝胶隔热材料提升完善性能的研究，也没有停止探索更好的气凝胶隔热材料。

前面我们说过，炭气凝胶材料在有氧空间下的隔热效果会大大降低，这是炭气凝胶材料的缺陷。也正是因为这种缺陷，使得炭气凝胶材料具有一定的安全隐患，我们才要对它进行不断的完善。

而有一种气凝胶材料则具有很好的抗氧性，在有氧空间下也能进行很好的隔热效果。

碳化物气凝胶具有很好的抗氧化功能，是一种新型的抗氧化复合型气凝胶隔热材料。

碳氧化气凝胶材料很好的弥补了炭气凝胶材料在有氧空间下的缺陷，不过由于这是一种新型的材料，我国目前对它的研究还并不是很完善。

由于碳化物气凝胶的研究在现今也都处于初级阶段，关于对于碳化物气凝胶的各项实验，还需要进行有效的制备。

因此，我国还需要对碳氧化气凝胶材料进行大力研究，以便研究出隔热功能更好的气凝胶隔热材料。

结语

通过上述的这些气凝胶材料，我们可以发现，不同的气凝胶材料都有着自己的优缺点，我们要对它们进行完善。

氧化物气凝胶材料虽然有着良好的隔热性，却无法在超级高温环境下进行有效的隔热，这也使得它有了自己的局限。对于氧化物气凝胶材料，我们要让它具备更好的耐高温性。

而炭气凝胶材料虽然能够在超高温度下进行隔热，在有氧空间下的隔热效果却会大打折扣，隔热性却过于普通。对于炭气凝胶材料，我们要使它能够在真空环境下进行隔热，也可以通过提高它的抗氧性来提高它的隔热功能，使它的性能更加安全可靠。

碳化物气凝胶材料作为一种新型的复合气凝胶材料，它具有良好的抗氧性，在有氧空间下的隔热效果也不会受到影响。然而，我国目前对它的研究还没有达到成熟阶段，还需要对碳化物气凝胶材料展开更深入的研究。

参考资料

《无机化学学报》

《工程热物理学报》

《抗氧化复合涂层研究》

《气凝胶纳米多孔隔热材料的研究》