中凝的气凝胶材料，家用电器可以用吗？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-05-10 13:12 标签： 气凝胶隔热材料前景如何

气凝胶隔热材料在新能源中的应用分析

隔热材料在新能源汽车的动力电池以特定的方式排列在车辆底部，被金属外壳所牢牢保护。由于动力电池本身特性，在电池过充、短路以及电池管理系统发生故障时则会发生起火事故。在不少车主印象中，汽车自燃事故只发生在炎夏， 其实，有时发生电路故障或燃油出现问题，也有可能引发车辆自燃 。冬季气候干燥，容易产生静电、火花，这都可能导致汽车自燃。 新能源汽车自燃多数是从动力电池位置烧起来的，因为这里塑料部件多，一旦出现车辆线路老化、裂损或接触不良，造成短路漏电、漏液或产生火花，就可能引起汽车自燃。

在低温环境下，电动汽车的续航里程会出现明显的缩减，更有甚者损失过半里程，连为“冷冰冰”的电池充电也是件困难的事。如果在气温到了零摄氏度以下，电动车的行程里程甚至会比正常情况降低三成。而隔热材料由于自身具有导热系数低、保温效果好、A级防火性能、厚度薄、质量轻、使用方便等特点，可以很好的解决新能源汽车电池包温度过低的问题。隔热片可耐60分钟火焰穿透测试，同时符合RoHS检测标准，且高温条件下无有毒有害气体产生。只需传统材料1/5~1/3的厚度即可达到相同的保温效果，为空间有限的电池包节省更多宝贵空间，同等厚度保温效果较传统隔热材料更持久，非常好的解决寒冷冬季，新能源电池包续航能力下降的问题，提高电力利用效率同时还能延长电池包的使用寿命。

在高温情况下，若没有合适的散热方案，电池包内各电池组温度将出现较大差异，会因某个电池组温度过高而影响邻近电池组的性能。其中较为严重的是电池过充导致“热失控”，进而使电动汽车着火、爆炸。而本身具有A级防火功能，在新能源汽车因“热失控”而发生火灾时，也可起到很好的热防护作用，为乘客逃离或扑灭火灾赢得更多的时间，进而减小损失。且超薄毡符合RoHS检测标准，高温条件下无有毒有害气体产生。

标签:气凝胶隔热片 气凝胶隔热毡 气凝胶隔热材料

　　咦，这是什么？好像冻住的烟。

　　这不是烟，而是一种固体，确切地说是世界上最轻的固体——气凝胶。

　　气凝胶是什么？首先我们来认识下“凝胶”。

　　一定浓度的高分子溶液或溶胶，在适当条件下，粘度逐渐增大，最后失去流动性，整个体系变成一种外观均匀，并保持一定形态的弹性半固体，这种弹性半固体称为凝胶。

　　果冻是最早被科学家们认识的一种凝胶，这种凝胶是被水或其他液体充满后形成的。还有一些凝胶是被气体充满后构成的，这就是“气凝胶”。

　　1931年，美国科学家Samuel StephensKistler制备出了这种新材料，命名为“aerogel”，气凝胶。“aero”+“gel”描绘出这种新材料的特点，即一种由气体填充的凝胶。

　　气凝胶相比于普通多孔材料有一个重要的特点：其骨架在纳米尺度。因此，当可见光穿过时散射较小，看上去像“冻住的烟”。

　　气凝胶密度极低，是世界上最轻的固体。目前，最轻的气凝胶是一种“全碳气凝胶”，密度仅有0.16mg/cm3（去除空气密度），仅为空气密度的1/6。把这种材料放在花朵上，柔软的花蕊几乎没有变形。

　　气凝胶的制备过程分为两步：制备湿凝胶、将湿凝胶通过特殊手法干燥。湿凝胶最传统的制备方法是溶胶-凝胶法。将含高化学活性组分的化合物分散在溶剂中，经过水解反应生成活性单体，活性单体聚合，形成溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶。此时制作出来的凝胶有点类似于果冻，紧接着将果冻状凝胶进一步进行干燥处理即可得到气凝胶。由于表面张力的作用，通常状态下，凝胶内液体的挥发会使得凝胶脆弱的骨架坍塌。而通过冷冻干燥技术进行干燥可以解决这一问题。将湿凝胶在低温冷冻，接着置于真空条件下干燥。由于冷冻过程已经使得凝胶内的液体转变为固体，之后在真空环境中以升华的形式脱离凝胶骨架，这样就可以避免了液体挥发造成骨架坍塌的问题，得到我们所期待的气凝胶。

　　“气凝胶有什么用途？”相信每个人都会有这样的疑问。回答也会是各式各样，“它有着极低的热导率，可以作为超级隔热材料”“它可以用作电极”“它可以用于污染治理”

　　总的来讲，气凝胶的性能主要由两部分贡献：一部分是结构，简单地说就是由多孔性质衍生出的性能，比如优良的隔热性能。用火焰隔着气凝胶对一朵花进行加热，花朵几乎没有任何损伤。此外，某些气凝胶还表现出优异的吸附性能，如“碳海绵”。气凝胶可以制作成为保温毡，具有柔软﹑易裁剪﹑密度小、无机防火﹑整体疏水、绿色环保等特性，有望替代玻璃纤维制品、石棉保温毡、硅酸盐纤维制品等不环保、保温性能差的传统柔性保温材料。现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体，而“碳海绵”的吸收量是250倍左右，最高可达900倍。同时，“碳海绵”具备高弹性，被压缩80%后仍可恢复原状。这让人很容易想到用它来处理海上的漏油，将它们撒在海面上，就能把漏油迅速地吸收进来，因为有弹性，吸的油能够被压出来回收利用。有望在治理海上漏油方面发挥重要作用。

　　另一部分的性能来源于构成气凝胶骨架的成分处于纳米尺度。纳米尺度粒子本身具有的某些性能，以气凝胶的形式存在时，往往会得到增强。比如锂电池的电极材料——二氧化锰(MnO2)，当它以气凝胶的形式存在时，锂电池的放电性能得到了大幅度提高。

　　作为一种诞生于20世纪初的材料，气凝胶本不属于最近发现的“新材料”，然而其各方面的优良特性使其受到广泛关注，这种材料的应用还需要去不断研究、探索。

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