SiO2气凝胶在建筑工程中应用？在国际上的工程应用

SiO2气凝胶材料具有低密度、绝热、阻燃以及高光透过性等优点，但因价格昂贵，以往主要应用在航天、药物载体等。随着生产工艺和原材料选择的多样性，SiO2气凝胶价格开始有所降低，在建筑工程中进行应用具有了可行性，近年来国际和国内都有较多的研发应用，SiO2气凝胶在建筑保温隔热中的应用形式目前主要有SiO2气凝胶玻璃、SiO2气凝胶隔热涂料、SiO2气凝胶纤维复合材料、SiO2气凝胶新型板材、SiO2气凝胶节能窗和屋面太阳能集热器。根据目前相关文献报告，SiO2气凝胶在建筑工程中应用，在国际上有一些典型的工程应用案例为后来的相关领域应用技术研发提供了思路。

俄罗斯一家公司于2000年首先开发出新型SiO2气凝胶玻璃，安装到窗户上，构成气凝胶节能窗，应用于建筑材料领域。这种SiO2气凝胶玻璃，从外观和透明度看，和普通玻璃相似，SiO2气凝胶玻璃的光透过率可达87%以上，不影响室内的采光效果，满足窗户对光学性能的要求。因其具有极高的耐热性、阻燃、抗放射性辐射、调色和吸声等优点，可以阻止室内的热量从窗户向外扩散，也可以有效削弱太阳辐射对室内温度造成的影响，起到了良好的保温隔热作用。

韩国常压下将SiO2气凝胶与PET纤维棉复合制备出有机纤维增强的气凝胶毡，主要应用到管道保温领域，具有良好的隔热性、吸声性和疏水性。美国阿斯彭气凝胶公司将气凝胶和超细玻璃纤维复合后得到p型气凝胶毡，该产品是一种柔软有弹性的高温隔热保温毡，具有较低的热导率[0.02W/（m·K）​]​。该公司在此基础上又研制了c型气凝胶毡，是在p型气凝胶毡外表面通过复合铝箔防水层后制备而成，同样具有柔性、弹性，并具有更低的热导率[0.014W/（m·K）​]​，并且c型气凝胶毡可在－270℃的环境下使用。

波士顿一家公司开发出一种新型SiO2气凝胶绝热板——Nanogel夹芯板，具有防潮、防霉、防菌、难燃、抗紫外线、完全可循环等特性。这种新型SiO2气凝胶板材透光率为20%，而传热系数仅为0.05W/（m2·K）​，比目前公认的绝热性能最好的Kalwall夹芯板[透光率为10%，传热系数为0.1W/（m2·K）​]性能更优越，同时具有吸声降噪的功能，有效阻绝噪声，在建筑墙壁和屋顶中进行使用。2003年初，这种新型SiO2气凝胶板材制作的新型屋顶天窗系统安装在曼彻斯特的一所小型旅馆的室内热水池的屋顶上，这种新型天窗系统不仅增强了透光性，同时也没有出现在其隔热层内产生通风效应，保证了天窗系统的良好隔热性能，即使在大雪纷飞的冬季，热水池的高温也不能融化覆盖在天窗上的雪花。

在2001年，国外研究出一种新型气凝胶真空集热器，应用于屋面的太阳能热水器。将颗粒状SiO2气凝胶填充于集热器的正面的空腔中，背面采用不透明的无定形硅作为绝热材料。此产品充分提高了太阳能装置的能源利用率和实用性，比现有的太阳能热水器的集热效率提高一倍以上，而热损失下降至现有水平的30%以下。

将SiO2气凝胶粉体应用于涂料中制成SiO2气凝胶保温隔热涂料，应用到建筑外墙、建筑屋顶等围护结构中。2010年上海世博会零碳馆及万科实验楼应用了该种保温隔热涂料，从能耗指标、热舒适度方面，都表现出极好的效果。

目前，SiO2气凝胶的制备工艺技术成为一个热门的研发领域，并已取得一定的进展，制备得到的气凝胶强度、整体性和柔韧性都有一定的改善。但是，SiO2气凝胶由于制备合成方法复杂、合成周期长、原材料要求高等原因，制备成本较传统保温材料而言仍居高不下，严重制约了其在建筑工程领域中的推广应用，目前SiO2气凝胶作为建筑保温隔热材料的应用仍处于示范应用阶段。因此，采用廉价的硅源前驱体、快速实用的制备方法，工业化制备具有低密度、低热导率、高热稳定温度、力学性能良好的新型多功能SiO2气凝胶隔热材料将是今后的努力方向。此外，SiO2气凝胶在建筑工程领域新的应用方法也有待突破，如SiO2气凝胶改性保温砂浆等的性能研发与应用技术等尚不尽如人意，SiO2气凝胶在建筑围护结构中的应用工艺相对复杂，不如传统保温材料宜用。

此外，SiO2气凝胶在建筑工程领域新的应用方法也有待突破，如SiO2气凝胶改性保温砂浆等的性能研发与应用技术等尚不尽如人意，SiO2气凝胶在建筑围护结构中的应用工艺相对复杂，不如传统保温材料宜用。