氣凝膠，是一種具有納米多孔結構的新型材料，1931年由美國Kistler.S.發明，因輕若薄霧藍色泛藍，又被稱為“藍煙”、“凍結的煙”，創下15項吉尼斯紀錄。氣凝膠在熱學、光學、電學、力學、聲學等領域顯示許多奇特的性能，被稱為改變世界的材料。
氣凝膠在航天航空領域的應用更早更成熟，首推者是美國NASA體系，航天領域主要應用在飛船艙體隔熱保溫層、宇航服保溫層和抵御星際粒子撞擊的保護層等，航空領域主要是飛機艙隔熱隔音層和復合隱身材料。由于航天航空領域的特殊性，對材料的容重和絕熱效果要求相當苛刻，所以氣凝膠在這方面的突出特性正好滿足了該領域的應用要求。
氣凝膠在航天應用已經非常成熟，在民用領域，軍工、石油化工、建筑等已經開始批量應用。從氣凝膠的優越性能來講，能否在交通運輸工具上使用呢？業內人士對此早有嘗試，包括高鐵車輛和純電動客車在內都已經開始使用氣凝膠產品。
近日，《機動車運行技術條件》（GB7258）（征求意見稿）中11.7條款對機動車內飾材料與隔音隔熱材料做出了詳細說明:要求汽車駕駛室和乘員艙所使用的內飾材料應采用阻燃性符合GB8410-2006規定的阻燃材料；發動機或其他熱源與車輛其他部分之間應安裝隔熱材料，對設有乘客站立區的客車和發動機后置的客車，其發動機使用的隔音、隔熱材料應達到Gb8410-2006規定的A級要求。該標準還對危險品運輸車輛以及純電動及混合動力車輛提出了特殊的要求，在行業內引發了對車輛隔音隔熱材料以及防火阻燃材料的高度關注。
愛彼愛和新材料有限公司（IBIH）致力于改進氣凝膠的制備工藝，降低成本，使其可大規模工業化生產。IBIH目前已經擁有6項我國發明，“Kittler™”系列氣凝膠產品以氣凝膠發明人Kittler的名字命名，彰顯了IBIH業內技術底蘊和雄厚實力?！督煌ㄟ\輸科技網》邀請到IBIH副總經理董海兵先生，為交通運輸行業解讀氣凝膠的來龍去脈和應用前景。
愛彼愛和新材料有限公司（IBIH）副總經理 董海兵先生
什么是氣凝膠？氣凝膠具有哪些突出的特性？
“氣凝膠”是一種由納米多孔結構組成的固態材料，其孔隙率高達80-99%，孔洞尺寸一般都在1-100nm之間，但至少90%的孔洞集中在20-50nm之間，細小的納米孔鎖住了空氣使其無法自由運動，所以這種特殊的結構，使氣凝膠擁有超低導熱率、超低密度和高聲阻系數等突出的特點。
氧化硅氣凝膠是面世更早、應用更成熟的氣凝膠，它又被稱作“藍煙”、“固體煙”，是目前已知更輕的固體，密度可低至3kg/m3，也是迄今為止保溫隔熱性能更好的固體，所以被稱為“絕熱材料”。
氣凝膠“絕熱原理”是如何實現的？
熱量有三種基本傳遞方式：傳導、對流和輻射。對于保溫材料而言，熱傳導主要由保溫材料中的固體部分來完成；熱對流則主要由保溫材料中的氣體來完成；熱輻射的傳遞不需要任何介質。
1992年，美國召開的材料工程大會上提出了絕熱材料的概念，指在預定的使用條件下，其導熱系數低于"無對流空氣"導熱系數的絕熱材料。具有納米孔結構的氣凝膠就是典型絕熱材料。
“無窮長路徑”效應：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成了近于“無窮長路徑”效應，使得固體熱傳導的能力下降到接近更低極限。
“零對流”效應：當氣凝膠材料中的氣孔直徑小于70nm時，氣孔內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，即產生“零對流”效應。
“無窮多遮熱板”的效應：由于材料內的氣孔均為納米級氣孔再加材料本身極低的體積密度，使材料內部氣孔壁數日趨于“無窮多”，對于每一個氣孔壁來說都具有遮熱板的作用，因而產生近于“無窮多遮熱板”的效應，從而使輻射傳熱下降到近乎更低極限。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。
氣凝膠與傳統絕熱材料導熱系數對比
氣凝膠目前主要在哪些領域有應用？
氣凝膠因納米多孔網絡結構，孔隙率高達80～99.8％，室溫導熱系數可低達0.013w/(m.k)，是迄今為止絕熱性能更好的材料，更顯著的特點是輕、薄、隔溫效果很不錯，所以凡是需要保溫隔熱的地方，都能有氣凝膠的用武之地。
氣凝膠材料目前占據了整個絕熱材料市場金字塔模型的塔尖部分，在整個絕熱材料市場中的規模幾乎是微不足道，這一方面說明氣凝膠產業仍然處于早期起步階段，同時又預示著其未來的發展空間。伴隨著中國經濟轉型升級，節能降耗政策的持續大力推進，以及中國實施多年的納米材料戰略，氣凝膠材料近年來受到了政府、學術界、企業界和投資界的廣泛關注。
當前氣凝膠的產品形態主要保溫氣凝膠氈、板、布、紙、顆粒、粉末和異形件等。氣凝膠氈、板、布、紙和異形件，都是氣凝膠與相應產品形態的纖維復合所得產品，基本的技術工藝是類似的，但是產品應用有較大的區別。
航天航空領域。氣凝膠在航天航空領域的應用更早更成熟，首推者是美國NASA體系，航天領域主要應用在飛船艙體隔熱保溫層、宇航服保溫層和抵御星際粒子撞擊的保護層等，航空領域主要是飛機艙隔熱隔音層和復合隱身材料。由于航天航空領域的特殊性，對材料的容重和絕熱效果要求相當苛刻，所以氣凝膠在這方面的突出特性正好滿足了該領域的應用要求，所以當時氣凝膠的昂貴價格也就不那么重要了。
軍工領域。主要是裝甲車、艦艇、導彈隔熱層，特種作戰服裝和防彈裝，軍事裝備防紅外線材料。
交通運輸領域。主要應用在汽車防火隔熱保溫降噪層、大容量電池組防火防水保溫盒，危險化學品運輸車、液化天然氣運輸船等特種運輸工具的保溫防火層，高鐵和地鐵車體保溫隔熱降噪防火層，水面油污吸附處理。
石油化工領域。降低能耗是石油化工行業的主題，氣凝膠主要應用在各種高溫管道的隔熱層，各種低溫管道的保溫層，各種反應釜和儲罐的隔熱保溫層。醫藥化工領域的催化劑吸附載體、緩釋劑載體，吸附污水中的重金屬等有害物質。
建筑領域。主要應用在各種建筑的內外墻保溫層，玻璃保溫隔熱層，屋頂隔熱保溫層，暖通管道保溫層。
其他民用領域。主要應用是防寒服、登山鞋、帳篷等戶外用品，空氣凈化介質，污水凈化介質。
傳統聚氨酯：保溫效果差，耐溫性差，易吸水，使用壽命短。
氣凝膠：保溫效果好，耐溫高，疏水，使用壽命長。
氣凝膠在交通運輸領域有哪些應用前景？
IBIH研發團隊擁有外高品質的技術人才，在過去將近10年時間里，致力于改進氣凝膠的制備工藝，降低成本，使其可大規模工業化生產且產品質量穩定、成本大幅降低，使氣凝膠成為普通工業和民用領域用得起的“絕熱材料”。
這兩幅圖展示的就是Kittler™氣凝膠與傳統保溫材料的對比，我們更常用的有機類保溫材料耐溫不到200度，無機類的巖棉可以到700度，但更高能夠耐受火焰灼燒上千度高溫的，也只有氧化鋁氣凝膠了。下圖所示的是管道保溫的截面圖，在達到相同保溫效果下，氣凝膠只需要傳統材料的1/3-1/4.
（1）Kittler™氣凝膠：防火隔離墻保護小客車駕乘人員免受火災危險。
在交通事故引發的火災中，著火點一般集中在發動機倉位置?，F有的汽車內飾多為易燃有機物，一旦火勢蔓延到乘客倉就已經難以控制，就會造成嚴重的損失。IBIH的解決方案是：在發動機倉和駕駛艙之間加一層氣凝膠防火隔離墻。能在前部發動機著火時隔絕熱量，阻隔火勢蔓延到駕駛艙中，為人員逃離和營救爭取更寶貴的時間。
（2）Kittler™氣凝膠：大客車隔音保溫材料。
公共汽車中的可燃性內飾和保溫層是擴大災情的重要幫兇。圖示車體使用的可燃性聚氨酯保溫層，車底鋪設的隔音保溫層同樣是可燃性材料。當火災發生時，傳統有機保溫材料極易被引燃，從而助長火勢、擴大災情，同時產生大量毒害性氣體，直接危害到乘客的呼吸系統和神經系統，導致難以逃生。所以我們看到，每當大客車發生火災都是觸目驚心的重大傷亡事故。
（3）Kittler™氣凝膠：大客車防火保溫層。
在傳統的內燃機客車中，無論柴油汽油天然氣，發動機都會產生極高的溫度。而發動機倉往往設計緊湊、管線密布，易老化。電動客車的電池組使用大電流充放電，會產生局部高溫，電火花也帶來火災隱患。這些都是不穩定熱源。而我們的內飾、保溫層、隔音材料又多為易燃有機物。一旦發生火災，后果可想而知。IBIH的解決方案是：
1、在動力倉和乘客倉之間用Kittler™氣凝膠做防火隔離墻，保障乘客區的，阻止火源蔓延，為疏散贏取時間；
2、車體車底使用Kittler™氣凝膠防火保溫層，保溫隔熱不燃，防止火勢擴大。
（4）Kittler™氣凝膠：物流車輛防火保溫層。
物流車輛、貨車，特別是冷鏈物流和?；愤\輸車輛的防火保溫更為重要。貨車使用頻次高，載重大，運輸距離長，貨物種類繁雜。使用氣凝膠做防火隔熱墻，能阻止火勢從車頭蔓延到駕駛倉或貨倉，保障人員和貨物的。使用氣凝膠做防火保溫層，保障貨物在極寒極熱環境下的穩定，同時氣凝膠不燃，無火災隱患。
（5）Kittler™氣凝膠：高鐵和地鐵車輛的保溫降噪。
高鐵車輛運行時速高，全車無煙防火，設計要求高，需要重量輕的不燃性保溫材料。目前在國外和我國的部分高鐵和地鐵車輛中，正在使用國外的氣凝膠保溫材料。IBIH的KistlerTM氣凝膠可真正達到建筑A級非燃我國標準，同時具有超疏水特性，這個標準目前同行業無可及者，導熱系數穩定保持在0.018w/k.m左右，可承受-300℃-800℃的使用環境溫度而性能保持穩定。
（6）Kittler™氣凝膠：輪船鍋爐及LNG船舶管路和罐體保溫。
輪船鍋爐與管路輸送空間狹窄，要求保溫層具有更高的使用性能。對于LNG保溫系統，氣凝膠有更大的用武之地。從船體的保溫，運輸管道保溫，儲罐保溫，都可以用到氣凝膠保溫材料。對比傳統材料，節省更多空間，提高了保溫性能，更，使用壽命更長。
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