气凝胶在建筑领域的应用及其优势

目前，建筑外墙常用的保温材料主要为有机聚合物多孔泡沫材料、无机纤维棉和泡沫无机保温材料。有机聚合物如挤塑板、石墨聚苯板等以其优异的保温效果、较轻的材料密度、方便的施工操作等特性占据了绝大多数市场份额，但是易燃是其致命缺点。建筑外墙保温材料失火的案例频出，人员财产损失严重，各地也陆续出台了对外墙保温材料阻燃等级的应用限制。而无机保温材料如珍珠岩板等在燃烧性能方面优于有机保温材料，但是导热系数以及容重等性能则稍显逊色，无法满足市场上对超低能耗建筑保温材料的要求。

表 1：各类保温材料性能表

SiO2气凝胶作为一种多功能的高效保温隔热环保材料，以其独特的低热导率、耐高温，遇火不燃等特性已在航空航天、工业保温领域应用多年。气凝胶作为一种新型的高效保温材料，应用于建筑保温具有以下显著优势：

保温优势。与玻璃纤维针刺毡复合而成的气凝胶毡常见厚度范围为3-20mm，密度为180~220kg/m³，25℃导热系数低至0.018W/(m·K)，与传统隔热材料进行对比，在相同热阻要求下，其使用厚度最低，可极大程度提高建筑容积率。

憎水性优势。优质的气凝胶毡有超高的憎水性，憎水率可达99.7%，而常见的憎水岩棉由于其添加的憎水剂会在使用过程中老化失效，导致岩棉受潮、吸水，最终影响保温效果。

耐火优势。传统保温材料阻燃等级虽可达B1级，但有离火自熄，遇火可燃的特性，在火灾发生时易致火势蔓延。气凝胶毡拥有A1级防火性能，耐温性可达600℃以上，并且燃烧过程中不会产生明火、熔化等现象，可有效阻止火势蔓延。

此外，气凝胶还可改善建筑的隔音效果，有助于降低噪音污染，提升居住舒适度；且气凝胶使用寿命更是传统材料的5倍以上，能长期提供较好的保温效果，可降低后期建筑维修和维护成本，是一类出色的建筑保温材料。

气凝胶作为新型绿色建材，以其涂料、复合板材等多种形式应用到建筑中，能够提升建筑结构的整体保温节能效果、施工便捷，还能降低火灾的危害，为人身和财产安全提供更多防护。

气凝胶涂料。气凝胶隔热涂料是将气凝胶粉体分散在专用高性能树脂乳液中，或与无机粘结剂体系复合制备而成，用到建筑内外墙、工业储罐、反应设备、管道、新能源汽车部件等表面，具有保温隔热、隔音降噪、防火等功能。在气凝胶复合制品中，气凝胶隔热涂料产品也相对成熟，其保温效果也较其他类型的涂料相对明显。

气凝胶保温板。气凝胶复合板是将气凝胶和纤维、颗粒、砂浆、金属、有机聚合物等复合制成刚性的板材。由于可以和气凝胶复合的材料较多，复合形式也比较多样，所以其产品较为丰富，不仅可做成保温隔热板，还可用设计的模具制备所需的各种结构件。通过特殊工艺复合加工制成的气凝胶保温板，防火等级可达到A2级，可有效解决吸水、掉粉、脱落、纤维过敏等问题，具备替代传统保温材料的潜力。

气凝胶毡。现阶段气凝胶毡在建筑领域的应用方式多以龙骨+填充保温材料的方式使用，可用于管道隔热包裹、屋顶、墙体等，作为保温结构的主要保温层。在建筑外墙外保温系统中，薄抹灰技术更适合气凝胶毡材料的应用。

气凝胶玻璃。气凝胶的极限拉伸强度很小，要避免直接的机械撞击。目前气凝胶很难单独作为玻璃应用，要和普通玻璃板结合应用，主要有气凝胶镀膜玻璃板和真空夹层气凝胶玻璃两种。但镀膜玻璃节能性能提升有限，真空夹层气凝胶玻璃价格昂贵。实际应用时，一般将半透明纳米二氧化硅气凝胶颗粒作为夹层填充物，虽然视觉效果差、折射率大，但可应用在大型剧院、展览中心、会议中心等无需良好视觉效果的位置或可以应用于太阳能集热器。

气凝胶混凝土。在混凝土中加入气凝胶后，可明显降低混凝土的重量和导热系数，但也会损害混凝土的机械强度，主要应用于建筑非承重墙的内外墙表面，能够提升建筑结构的整体保温节能效果。