氣凝膠，是一種具有納米多孔結(jié)構(gòu)的新型材料，1931年由美國Kistler.S.發(fā)明，因輕若薄霧藍色泛藍，又被稱為“藍煙”、“凍結(jié)的煙”，創(chuàng)下15項吉尼斯紀錄，在熱學、光學、電學、力學、聲學等領(lǐng)域顯示許多奇特的性能，被稱為改變世界的神奇材料，列入20世紀90年代以來10大熱門科學技術(shù)之一，是具有巨大應(yīng)用價值的軍民兩用技術(shù)。
氣凝膠因成分不同，主要有二氧化硅氣凝膠、氧化鋁氣凝膠、氧化鋯氣凝膠和碳氣凝膠等。當前，二氧化硅氣凝膠的絕熱性能最為引人注目，技術(shù)也最為成熟，國內(nèi)外氣凝膠的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展大多圍繞二氧化硅氣凝膠絕熱應(yīng)用展開，下文如未特別說明，所稱氣凝膠均為二氧化硅氣凝膠。
氣凝膠因納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，孔隙率高達80～99.8％，室溫導熱系數(shù)可低達0.013w/(m•k)，是迄今為止絕熱性能最好的材料，在航空航天、石油化工、電力冶金、船舶車輛、精密儀器、冰箱冷庫、服裝帳篷、建筑節(jié)能等領(lǐng)域的有廣闊的應(yīng)用前景，是傳統(tǒng)隔熱材料革命性替代產(chǎn)品。
氣凝膠粉末顆粒圖
氣凝膠的超級絕熱性能原理：
“無窮長路徑”效應(yīng)：由于近于無窮多納米孔的存在，熱流在固體中傳遞時就只能沿著氣孔壁傳遞，近于無窮多的氣孔壁構(gòu)成了近于“無窮長路徑”效應(yīng)，使得固體熱傳導的能力下降到接近最低極限。
“零對流”效應(yīng)：當氣凝膠材料中的氣孔直徑小于70nm時，氣孔內(nèi)的空氣分子就失去了自由流動的能力，相對地附著在氣孔壁上，這時材料處于近似真空狀態(tài)，即產(chǎn)生“零對流”效應(yīng)。
“無窮多遮熱板”的效應(yīng)：由于材料內(nèi)的氣孔均為納米級氣孔再加材料本身極低的體積密度，使材料內(nèi)部氣孔壁數(shù)日趨于“無窮多”，對于每一個氣孔壁來說都具有遮熱板的作用，因而產(chǎn)生近于“無窮多遮熱板”的效應(yīng)，從而使輻射傳熱下降到近乎最低極限。不過在400℃以上高溫下使用時，仍然需要加入遮光劑來增強氣凝膠對高溫紅外線的輻射的抵抗。