跟随薄膜厂家了解气凝胶材料的应用

气凝胶在隔热、防水、防火、耐压、透气、隔音、吸附、使用寿命等多个维度都有着优异的性能。在单纯追求性能的前提下，气凝胶是对同类材料的“降维打击”，这使得气凝胶在许多领域有着广泛的应用或潜在的应用前景。

1.航空航天领域

轻质高效隔热材料是航空发展航天飞行器的关键热防护系统组件技术之一，受飞行控制环境因素影响，航空航天工程材料我们需要学生具备低密度、高硬度、耐高低温、低导热的特性，而气凝胶被认为是一种理想的轻质高效隔热材料。

此外，气凝胶广泛应用于航天器回路的热绝缘保护，俄罗斯和平号空间站也使用气凝胶进行热绝缘保护，我国第一颗火星探测器“天文一号”的着陆引擎，以及我国“朱戎”号、美国“漫游者”号和“探路者”号火星探测器的关键电气部件和线路也用于保护使用气凝胶以抵御零下100摄氏度的超低温。

2.国防军工领域

气凝胶作为最高效的隔热材料，一直广泛应用于军工领域。英国“美洲豹”战斗机的驾驶舱机舱和印度海军“ＩＮＳＡｒｉ⁃ｈａｎｔ”战略导弹核潜艇的腔体都采用了气凝胶进行保温隔热，以减少传统保温隔热材料排放的ＮＯｘ；美国核潜艇和蒸汽动力导弹驱逐舰的核反应堆隔热系统也有应用ＮＡＳＡＡｍｅｓ研究中心研制的硅酸铝纤维增强的ＳｉＯ₂气凝胶隔热瓦。

气凝胶还可以作为飞机、舰船／艇、坦克、导弹等的外层材料，起到防辐射、吸收红外线和漫反射波实现隐形功能，屏蔽自身电子信号实现反侦察的功能。在水下探测中气凝胶的低声速和高孔隙超轻质特性使之成为比较理想的超声探测器的声阻耦合材料和最佳水声反声材料。此外，气凝胶还可用于军用保温帐篷、军用热电池等产品。

3.能源化工领域

岩棉、硅酸铝等传统无机保温材料容易吸水导致保温失效，聚氨酯等有机绝热材料阻燃性差，而气凝胶不仅导热系数低，而且使用寿命长、不易吸水、阻燃和环保。虽然气凝胶材料较传统保温材料的初期投资明显更高，但其综合性能优异，持久可观的节能收益和显著的绿色环保优势使其成为一种综合性价比较高的节能产品，广泛应用于能源基础设施的外保温中。

４.锂离子电池领域

锂电池产业近些年发展迅速，然而锂电池的燃烧甚至爆炸安全事故频发，研究发现，热失控是动力电池安全事故的主要原因。碰撞、针刺、过充、过放等都会引起锂电池热失控。阻止热失控电芯向电池其他系统传热是主要解决思路。气凝胶毡具有防火、隔热、阻燃的特性，而且质感柔软、易于加工，是非常理想的预防材料。

目前新开发的气凝胶玻纤毡能够将电池包高温耐受能力提高至８００℃以上，可以耐受住电池包短路造成的高温能量瞬间冲击，更好地解决动力电池安全问题。另外，气凝胶还兼具隔热的效果，能够满足电动汽车对长续航、高性能和长寿命的要求。

５.建筑建造领域

气凝胶毡材和板材兼具隔热、防水、阻燃、隔声、环保、轻质、透气、易降解等优异性能，是建筑保温材料的最佳选择之一。ＳｉＯ₂气凝胶良好的透光、绝热、防火和降噪能力，使其在建筑玻璃的应用也有明显优势，可对传统的Ｌｏｗ⁃Ｅ镀膜玻璃和高层建筑幕墙玻璃形成一定替代，帮助建筑更好地实现节能、舒适、环境三方面的平衡。

６.吸音隔声领域

ＳｉＯ₂气凝胶的声阻抗可变范围为１０３～１０７ｋｇ／（ｍ²·ｓ），是超声探测器的理想声阻耦合材料。此外，ＳｉＯ₂气凝胶作为纳米多孔材料，当声音在ＳｉＯ₂气凝胶中传播时，声波在进入ＳｉＯ₂气凝胶的纳米微孔中后多次折返、碰撞和反射，还会和纳米孔洞中的孔壁、空气等产生摩擦，都会造成极大的音损，有效延迟声音的传播。因此，ＳｉＯ₂气凝胶可以作为很好的隔音和延迟声音传播的材料。通过将ＳｉＯ₂气凝胶填充到装饰板材中，可以实现良好的隔声效果。

７.服装领域

ＳｉＯ₂气凝胶由于其出色的隔热性能，广泛应用于航空服、消防服、防护服及保暖服饰当中。加拿大２１元素公司与美国阿斯彭公司共同研发了一种气凝胶纤维，被用来制作睡袋、夹克内衬、鞋垫等其他户外防寒产品；国产科技服装品牌素湃已推出蓝奇热气凝胶防寒服系列，该抗寒服中３ｍｍ厚度气凝胶材料即可达到４０ｍｍ鹅绒的保暖度效果，可抵抗－１９６℃极寒，且洗涤１００次后导热系数几乎不变。研究发现添加气凝胶的消防服平均点火时间从３.３ｓ延长到５.５ｓ，可减缓火焰的蔓延，且质量有所减轻。

8.环境保护领域

气凝胶的比表面积达到400~1000m2/g,孔隙率高达90.0%~99.8%,加之其可调控的开放孔隙结构、易化学修饰的表面，以及种类和形态多样化，在气体吸附净化、水体净化、核废弃物处理等环境保护领域展现出广阔的应用前景，被称为“超级海绵”，是一种新型的高效环保材料。

氨基改性SiO₂气凝胶对染料废水中的染料去除率达90%~100%;疏水SiO₂气凝胶可以有效抑制水分子的竞争吸附，对100g水蒸气的吸附量达到0.12g,且对于CCl4、苯、甲苯等挥发性有机物(VOCs)的吸附量也均远超活性炭和活性炭纤维等传统吸附剂，被广泛用于水体净化领域。

9.催化领域

气凝胶具有小粒径、高比表面积和低密度等特点，使得气凝胶催化剂的活性和选择性均远高于常规催化剂。同时，气凝胶还具有优良的热稳定性，可以有效减少副反应的发生。气凝胶在催化领域的应用涉及有机化合物的部分氧化、加氢反应、CO和CO₂与氢的反应。气凝胶催化剂的粒子是单分散且容易流化，具有实际应用前景。

10.医学领域

SiO₂气凝胶因其密度低、孔隙率高、比表面积大、无生理毒性、可生物降解性、生物相容性和热稳定性优异等特性，可用于药物载体等药物控制释放体系、诊断剂、人造组织、人造器官及器官组件等医学领域。

11.其他领域

SiO₂气凝胶的独特性质使得其在其他领域也有应用。

在惯性约束核聚变(ICF)候选靶材料方面，SiO₂气凝胶因其密度低、孔隙率高及孔径小等优点，可作为ICF点火试验中一种新型的多孔靶材料；

在空间高速粒子采集方面，SiO₂气凝胶因其高孔隙率和比表面积，近年来被广泛应用于彗星尘等各种类型的粒子的捕获装置中；

在冶金方面，SiO₂气凝胶是一种很好的一维冷却和固化的合金材料，被用于金属合金固化的铸模；

在红外隐身材料方面，SiO₂气凝胶兼具吸收中远红外，在中远红外窗口具有宽频吸收的特性。

此外，纳米SiO₂气凝胶薄膜因其孔径小、比表面积高和膜厚度薄等特性，还被应用到温湿度传感器中。

ITO薄膜玻璃作为表面加热器，可制成具有多种功能的特种加工玻璃，如飞机、火车、汽车的挡风玻璃，宇宙飞船的眩光窗，坦克激光测距仪，机载光学侦察仪器，潜望镜观察窗等。它不仅能起到隔热降温的作用，而且通电后还能除霜，因此也被广泛应用于交通运输、航空航天和国防工业。

此外，ITO薄膜玻璃还可用于制作多种工业、科研、国防用多功能建筑玻璃，如液晶调光玻璃、电加热玻璃和电致变色玻璃、防盗玻璃、电磁屏蔽玻璃、大面积太阳能玻璃等。建筑师已经使用透明导电膜玻璃制作了大面积的太阳能电池屋顶。建筑的所有能源消耗都来自屋顶的太阳能电池供应，太阳能玻璃(ITO膜)起着重要的作用。无论是ITO-nip型、ITO-piN型、肖特基型还是异质结构型，都镀有ITO膜作为抗反射层和透明电极。这种太阳能玻璃屋顶建筑被誉为清洁的生态环境建筑。

此外，由于伊藤导电薄膜对微波的衰减，其衰减率不低于85% ，因此，伊藤导电薄膜制成的电磁屏蔽玻璃已被用作特殊建筑的窗玻璃或幕墙玻璃，可广泛应用于计算机房、演播室、工业控制系统、军事建筑、外交部门的门窗等具有安全或抗干扰要求的场合。ITO 薄膜电磁屏蔽玻璃的屏蔽能力为30-50分贝，频率为1 ghz (即只有1/1000发射率) ，对于电脑室、雷达屏蔽保护区和国防、军事和其他建筑物抗电磁干扰的透明门窗，本发明可完全防止电子设备因外部电磁波入侵而产生错误和泄漏机密资料。高档防护玻璃制品，以外界电磁微波衰减至80DM，国防、军工首选玻璃制品。