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摘要：气凝胶，也叫干凝胶，是目前使用比较频繁的全新的纳米建筑材料。它的密度低质量轻，主要由硅元素组成，目前最轻的只有0.16毫克/立方厘米，低于空气密度。被称为“冻结的烟”气凝胶中80%是空气，所以它具有很强的防火隔热绝缘性能。一寸气凝胶的防火隔热能力相当于20-30玻璃，所以建筑业可以大范围的用它来作为防火材质。比如防火节能门窗，阳光房等等领域。所以气凝胶在未来建筑节能领域会有很大的发展。
关键词：气凝胶；建筑节能；新型材料应用；防火门窗
气凝胶材质是1930年以后出现的，到今天其实是发展了很长的时间。但是发现最初鉴于它繁琐的制作工艺，技术上的要求又有非常好的标准，最初是航天、国防军工等特殊领域应用。但是随着时代的发展，我国的科技水平的不断提高，气凝胶的应用也越来越广泛。它不再作为高精尖技术，逐渐应用在老百姓的生活领域。比如迅猛发展的建筑业。
众所周知，建筑业是非常消耗能源的，而且我国的建筑行业在进入新世纪以来迅猛发展，城市化的进程也越来越快，所以越来越多的房子要盖，但是盖房子盖楼需要消耗大量的能源，甚至会对环境造成很大的影响。比如建筑业常用的保温防火的材料就是一个非常巨大的需求。
在这种环境下，新型的节能环保材料会更适应市场和当前的需求。建筑行业所需的墙体保温，门窗等都对防火保温性能有比较高的要求。而气凝胶材质正是满足了当前的需求。它不仅密度大，是玻璃的1000倍，而且导热性很低，疏水性能强，这些优点使它可以广泛的用在楼层保温，新型门窗以及阳光房等领域。
一、气凝胶的诞生
1931年，来自美国斯坦福大学的科学家Steven S. Kistler用硅酸钠，盐酸能成分，超临界干燥的方法制造出了气凝胶，这些气凝胶中有无数尺寸小到纳米体积的小气孔，使得这个新型材料有着比其他材料更高的孔隙率和低导热性。而且当时它是唯一一个导热系数低于空气的材质，在保温隔热方面的卓越性能显而易见。但是这个材质的生产费用实在比当时的其他材料高了太多，所以在1930-1960年间，这个研究一直处于停滞的状态。
气凝胶的制作过程大概是这样一个工艺，首先先将有机或者无机化合物水解聚缩，这样凝胶体就会反应成结构各异的纳米组合。第二部就是讲溶剂去除掉，最后形成了凝胶。然后在经过三道工序之后就能得到纳米大小低密度高防火性的气凝胶材质。
二、气凝胶与现代建筑业的密切关系及应用
在现有的行业中，建筑业的能耗都是排在前列的高，气凝胶材质在建筑行业最有用的就是它的隔离，防火，保温的杰出功能，不但能大大提升建筑领域的安全值，还在保护环境，节能，低碳环保方面凸显优势。
1. 气凝胶在玻璃和门窗中的应用
在建筑业高能耗的环境下，玻璃的能耗是建筑业中份额占比比较大的材质。份额能达到3成至五成，目前大部分的建筑采用的是硅酸盐材质的玻璃，也是现在建筑窗户的主要材料。玻璃的窗花除了有通风换气的作用。采光通透性能也是玻璃窗户的重要作用。但是硅酸盐材质的窗户目前存在很多的问题，比如：隔热保温的效果差，即便是家里安装双层或者三层的玻璃也对噪音和温度的变化阻隔有限。其次是能耗大，在相同的环境里，我们国家的玻璃窗户能耗是国外的2倍还要多。所以降耗节能是未来我国建筑业发展的趋势。所以气凝胶在建筑外窗上的优势就非常明显了。
它低密度性决定了它的质量非常轻，它优秀的隔热能力是普通玻璃的3倍，而且40%的透光率也完胜普通玻璃。所以一种既能降低噪音，又能保温隔热耐寒，而且让房屋采光更好的材料，怎么会不被时常追捧，在更好的材质研发出来之前，气凝胶会成为建筑门窗的主流材质。
2. 气凝胶在混凝土领域的节能应用
在建筑主体中使用广泛而且量大的材料莫过于水泥混凝土了。它的功能和使用在建筑领域始终有着别的材料无法替代的地位。在建筑工程的中，混凝土会吸收大部分的建筑热量，但是目前很多建筑工程施工过程中，传统沙子混凝土的密度很大，导热性能也不好，根本无法做到节能减耗。而保温隔热是减少能耗的有效措施。所以气凝胶技术应用到传统的沙土混凝土中是节能降耗的一大举措。在传统的混凝土材料中掺入气凝胶材料，不仅能使大力降低混凝土的导热能力，还能减轻混凝土的重量，而且在抗压防火保温等方面都用了质的提升。
正是了解到气凝胶材质在混凝土中的节能降耗的作用，专家们通过实验发现，在传统混凝土中加入5成气凝胶，所产生的气凝胶混凝土的导热系数为了0.55W/(m•K），可以广泛用在建筑主体施工中。如果加入6成的气凝胶，所产生的混凝土到导热系数会降低到0.26W/(m•K）是导热功能更出色的气凝胶混凝土。可以作为绝缘导热材料使用。
后来又经过不断的实践和努力，成功的将气泡和气凝胶两种材料加入砂浆混凝土中，研制出了一款密度更低，强度更优越的三元气凝泡沫混凝土。为建筑领域混凝土的节能应用又提供了一个新的尝试和持续发展的可能。也得到了建筑行业的一致认可，相信以后不管是建筑领域还是其他行业，节能减耗会成为行业优化的趋势，我们也会一直为此而奋斗。
3. 气凝胶在太阳能热水器的节能应用
在我们国家很多城市，太阳能热水器是比较普遍采用的一种集热产品。这就对太阳能热水器的保温重量方面有很高的要求。如果将密度大，质量轻，隔热保温效果更佳的气凝胶材质应用到现有的太阳能热水器上，会进一步提升太阳能热水器的保温性能，能源利用率会得到大幅度的提升，在太阳能热水器的储水装置，管道以及集热装置上才有气凝胶材质，会比现在的材质有效的多。甚至会达到之前2倍的效果。这在国外已经普遍应用的技术，在国内还没有普及，这对节能减耗也是一项非常重要的应用。也是未来太阳能集热装置的发展趋势。
综上所述，在全国建筑行业都在提倡节能降耗的大环境喝趋势下，传统的陈旧的建筑材料已经不能适应时代的发展，也影响了建筑领域的快速发展。这不仅仅是因为传统材料的导热性能低、质量重，还有安全性能弱，质量差以及消耗大的问题。
气凝胶材质凭借高度的防火隔热保温，高透光低重量的优点为建筑领域的节能减耗目标增加了广阔的发展空间的可能。但是以目前的技术和实际情况，气凝胶的应用还是有很多困难和需要解决的难题。虽然气凝胶有很多的优点，但是相对于传统的建筑材料来说它的成本太高，而且制作的周期比一般的建筑材料来说更长。这也大大增加了它的成本。
但是它的节能环保性能必将成为未来建筑业应用的主流，所以接下来我们只要在降低原料成本喝缩短制作周期方面加大研发力度，相信在不久的将来，气凝胶一定能成为建筑领域的主流材质，造福于我们的国计民生。
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