氣凝膠節(jié)能玻璃，原來如此內(nèi)容簡介

《氣凝膠節(jié)能玻璃，原來如此》一書講述了氣凝膠在隔熱保溫方面的獨特優(yōu)勢，以及它在各領(lǐng)域的應(yīng)用，同時介紹了氣凝膠玻璃的節(jié)能效果。本書是玻璃行業(yè)第一本介紹氣凝膠節(jié)能玻璃的圖書，旨在科普氣凝膠知識，推廣氣凝膠玻璃。

本書文風(fēng)活潑，通俗易懂，可供從事氣凝膠產(chǎn)品研發(fā)人員閱讀，也可為節(jié)能領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)提供創(chuàng)新思路。

1　氣凝膠的天賦異稟

1．1　上天攬彗尾

1．1．1　我們所了解的彗星

1．1．2　“星塵計劃”

1．1．3　氣凝膠樣品采集器

1．2　落地隔熱王

1．2．1　保溫材料在不同形態(tài)時的導(dǎo)熱系數(shù)

1．2．2　氣凝膠的保溫性能

1．3　登山輕似羽

1．3．1　氣凝膠用于保暖的卓越潛力

1．3．2　氣凝膠的頂級保溫應(yīng)用

1．4　如煙進百家

1．4．1　氣凝膠在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用形式與效果

1．4．2　氣凝膠在建筑中的應(yīng)用

1．5　像霧又似雪

1．5．1　氣凝膠中空玻璃特點及優(yōu)勢

1．5．2　氣凝膠中空玻璃研發(fā)要點

2　氣凝膠的前世今生

2．1　氣凝膠的發(fā)展歷程

2．1．1　氣凝膠的發(fā)現(xiàn)故事

2．1．2　氣凝膠的未來設(shè)想

2．2　氣凝膠的分類及物理結(jié)構(gòu)

2．2．1　氣凝膠的分類

2．2．2　氣凝膠的物理結(jié)構(gòu)

2．3　氣凝膠的生產(chǎn)工藝和研發(fā)成果

2．3．1　氣凝膠的生產(chǎn)工藝

2．3．2　氣凝膠的研發(fā)成果

2．4　氣凝膠的市場分析

2．4．1　氣凝膠國內(nèi)外市場情況

2．4．2　氣凝膠產(chǎn)業(yè)要事

2．5　氣凝膠的應(yīng)用

2．5．1　氣凝膠特殊性質(zhì)的應(yīng)用

2．5．2　氣凝膠在工業(yè)領(lǐng)域的研究應(yīng)用

2．5．3　氣凝膠的前沿應(yīng)用

2．6　透明透視氣凝膠玻璃

2．6．1　大尺寸氣凝膠的制備流程

2．6．2　干燥成型對制備大尺寸氣凝膠的影響

2．6．3　膠體老化對氣凝膠玻璃透明度的影響．

3　氣凝膠的美好未來

3．1　氣凝膠的發(fā)展方向

3．1．1　氣凝膠應(yīng)用的探索歷程

3．1．2　氣凝膠制備技術(shù)及發(fā)展

3．2　彈性氣凝膠研究

3．2．1　彈性氣凝膠的制備

3．2．2　彈性氣凝膠的力學(xué)性能

3．2．3　彈性氣凝膠的熱學(xué)性能

3．2．4　研究結(jié)論

3．3　氣凝膠節(jié)能玻璃應(yīng)用設(shè)想

3．3．1　北歐觀景玻璃屋

3．3．2　場館用氣凝膠節(jié)能玻璃幕墻

參考文獻 2100433B

氣凝膠研究領(lǐng)域

在分形結(jié)構(gòu)研究方面。硅氣凝膠作為一種結(jié)構(gòu)可控的納米多孔材料，其表現(xiàn)密度明顯依賴于標(biāo)度尺寸，在一定尺度范圍內(nèi)，其密度往往具有標(biāo)度不變性，即密度隨尺度的增加而下降，而且具有自相似結(jié)構(gòu)，在氣凝膠分形結(jié)構(gòu)動力學(xué)研究方面的結(jié)構(gòu)還表明，在不同尺度范圍內(nèi)，有三個色散關(guān)系明顯不同的激發(fā)區(qū)域，分別對應(yīng)于聲子、分形子和粒子模的激發(fā)。改變氣凝膠的制備條件，可使其關(guān)聯(lián)長度在兩個量級的范圍內(nèi)變化。因此硅氣凝膠已成為研究分形結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)行為的最佳材料。

1、在“863”高技術(shù)強激光研究方面

納米多孔材料具有重要應(yīng)用價值，如利用低于臨界密度的多孔靶材料，可望提高電子碰撞激發(fā)產(chǎn)生的X光激光的光束質(zhì)量，節(jié)約驅(qū)動能，利用微球形節(jié)點結(jié)構(gòu)的新型多孔靶，能夠?qū)崿F(xiàn)等離于體三維絕熱膨脹的快速冷卻，提高電子復(fù)合機制 產(chǎn)生的x光激光的增益系數(shù)，利用超低密度材料吸附核燃料，可構(gòu)成激光慣性約束聚變的高增益冷凍靶。氣凝膠纖細(xì)的納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積、結(jié)構(gòu)介觀尺度上可控，成為研制新型低密度靶的最佳候選材料。

2、在作為隔熱材料方面

硅氣凝膠纖細(xì)的納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有效地限制了局域熱激發(fā)的傳播，其固態(tài)熱導(dǎo)率比相應(yīng)的玻璃態(tài)材料低2—3個數(shù)量級。納米微孔洞抑制了氣體分子對熱傳導(dǎo)的貢獻。硅氣凝膠的折射率接近l，而且對紅外和可見光的湮滅系數(shù)之比達100以上，能有效地透過太陽光，并阻止環(huán)境溫度的紅外熱輻射，成為一種理想的透明隔熱材料，在太陽能利用和建筑物節(jié)能方面已經(jīng)得到應(yīng)用。通過摻雜的手段，可進一步降低硅氣凝膠的輻射熱傳導(dǎo)，常溫常壓下?lián)教細(xì)饽z的熱導(dǎo)率可低達0．013w/m·K，是熱導(dǎo)率最低的固態(tài)材料，可望替代聚氨脂泡沫成為新型冰箱隔熱材料。摻入二氧化鈦可使硅氣凝膠成為新型高溫隔熱材料，800K時的熱導(dǎo)率僅為0．03w/m·K，作為軍品配套新材料將得到進一步發(fā)展。

由于硅氣凝膠的低聲速特性，它還是一種理想的聲學(xué)延遲或高溫隔音材料。該材料的聲阻抗可變范圍較大(103—107 kg/m2·s)，是一種較理想的超聲探測器的聲阻耦合材料，如常用聲阻匝Zp=1．5×l07 kg/m2·s的壓電陶瓷作為超聲波的發(fā)生器和探測器，而空氣的聲阻只有400 kg/m2·s。用厚度為l/4波長的硅氣凝膠作為壓電陶瓷與空氣的聲阻耦合材料．可提高聲波的傳輸效率，降低器件應(yīng)用中的信噪比。初步實驗結(jié)果表明，密度在300 kg/m3左右的硅氣凝膠作為耦合材料，能使聲強提高30 dB，如果采用具有密度梯度的硅氣凝膠，可望得到更高的聲強增益。

在環(huán)境保護及化學(xué)工業(yè)方面。納米結(jié)構(gòu)的氣凝膠還可作為新型氣體過濾 ，與其它材料不同的是該材料孔洞大小分布均勻，氣孔率高，是一種高效氣體過濾材料。由于該材料特別大的比表而積．氣凝膠在作為新型催化劑或催化劑的載體方而亦有廣闊的應(yīng)用前景。

3、在儲能器件方面

有機氣凝膠經(jīng)過燒結(jié)工藝處理后將得到碳?xì)饽z 這種導(dǎo)電的多孔材料是繼纖維狀活性碳以后發(fā)展起來的一種新型碳素材料，它具有很大的比表面積(600—1000 m2/g)和高電導(dǎo)率(10—25 s/cm)．而且，密度變化范圍廣(0.05—1.0 g/cm3)．如在其微孔洞內(nèi)充入適當(dāng)?shù)碾娊庖海梢灾瞥尚滦涂沙潆婋姵?，它具有儲電容量大、?nèi)阻小、重量輕、充放電能力強、可多次重復(fù)使用等優(yōu)異特性，初步實驗結(jié)果表明：碳?xì)饽z的充電容量達3×104/kg2，功率密度為7 kw/kg，反復(fù)充放電性能良好。

在材料的量子尺寸效應(yīng)研究方面。由于硅氣凝膠的納米網(wǎng)絡(luò)內(nèi)形成量子點結(jié)構(gòu)，化學(xué)氣相滲透法摻Si及溶液法摻C60的結(jié)果表明，摻雜劑是以納米晶粒的形式存在，并觀察到很強的可見光發(fā)射，為多孔硅的量子限制效應(yīng)發(fā)光提供了有力證據(jù)。利用硅氣凝膠的結(jié)構(gòu)以及C60的非線性光學(xué)效應(yīng)，可進一步研制新型激光防護鏡。通過摻雜的方法還是形成納米復(fù)合相材料的有效手段。

此外，硅氣凝膠是折射率可調(diào)的材料，使用不同密度的氣凝膠介質(zhì)作為切倫柯夫閥值探測器，可確定高能粒子的質(zhì)量和能量。因高速粒子很容易穿入多孔材料并逐步減速，實現(xiàn)“軟著陸”，如選用透明氣凝膠在空間捕獲高速粒子，可用肉眼或顯微鏡觀察被阻擋、捕獲的粒子。

作為一種新型納米多孔材料，除硅氣凝膠外，已研制的還有其它單元、二元或多元氧化物氣凝膠、有機氣凝膠及碳?xì)饽z。作為一種獨特的材料制備手段，相關(guān)的工藝在其它新材料研制中得到廣泛應(yīng)用，如制備氣孔率極高的多孔硅、制備高性能催化劑的金屬—氣凝膠混合材料、高溫超導(dǎo)材料、超細(xì)陶瓷粉末等。

氣凝膠研究單位

2013年國際上關(guān)于氣凝膠材料的研究工作主要集中在德國的維爾茨堡大學(xué)、BASF公司、美國的勞倫茲·利物莫爾國家實驗室、桑迪亞國家實驗室，法國的蒙彼利埃材料研究中心，日本高能物理國家實驗室等。國內(nèi)主要集中在同濟大學(xué)波爾固體物理實驗室、國防科技大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、納諾科技有限公司及廣東埃力生高新科技有限公司。

氣凝膠其他用途

1、制作火星探險宇航服

2002年，美國宇航局成立了一家公司，專門生產(chǎn)更結(jié)實更有韌性的氣凝膠。美國宇航局2013年已經(jīng)確定，在2018年火星探險時，宇航員們將穿上用新型氣凝膠制造的宇航服。該公司的資深科學(xué)家馬克·克拉杰沃斯基說，只要在宇航服中加入一個18毫米厚的氣凝膠層，那么它就能幫助宇航員扛住1300℃的高溫和零下130℃的超低溫。“這是我見過的最有效的恒溫材料。”馬克如是說。

2、防彈不怕被炸

防彈是新型氣凝膠的第二個重要用途。美國宇航局的這家公司正在對用氣凝膠建造的住所和軍車進行測試。根據(jù)試驗室的試驗情況來看，如果在金屬片上加一層厚約6毫米的氣凝膠，那么，就算炸藥直接炸中，對金屬片也分毫無傷。

3、可處理生態(tài)災(zāi)難

環(huán)保是新型氣凝膠的第三個重要作用?？茖W(xué)家們將氣凝膠親切地稱為“超級海綿”，因為其表面有成百上千萬的小孔，所以是非常理想的吸附水中污染物的材料。美國科學(xué)家新發(fā)明的氣凝膠居然能吸出水中的鉛和水銀。據(jù)這位科學(xué)家稱，這種氣凝膠是處理生態(tài)災(zāi)難的絕好材料，比如說1996年“海上快車”油輪沉沒后，72000噸原油外泄，如果當(dāng)時用上這種材料的話，那么就不會導(dǎo)致整個海岸受到嚴(yán)重的污染。

4、網(wǎng)球拍擊球能力更強

新型氣凝膠也將步入我們每個人的未來日常生活。比如說美國的Dunlop體育器材公司已經(jīng)成功研發(fā)了含有氣凝膠的網(wǎng)球拍。這種網(wǎng)球拍據(jù)說擊球的能力更強；2012年年初，66歲的鮑博·斯托克成為第一個將氣凝膠用于住房的英國人：“保溫加熱的效果非常好，我將空調(diào)的溫度下降了5℃，結(jié)果室內(nèi)的溫度仍然非常舒適?！钡巧秸咭矊饽z的運用充滿了希望。英國登山家安尼·帕爾門特2011年登珠峰時所穿的鞋子就是使用了部分氣凝膠材料，他的睡袋里也有一層這種新材料。

碳?xì)饽z（Carbon aerogels，密度極小的多孔結(jié)構(gòu)，類似于熟知的硅氣凝膠）也稱炭氣凝膠,多用于海水淡化

采用碳?xì)饽z技術(shù)可以提供超低阻值的電容產(chǎn)品，是獨一無二的高能量儲存設(shè)備。