摘 要：本文选择选择纳米气凝胶保温隔热材料作为新型环保隔热材料作为研究对象，目的是通过对该材料的了解与应用原理，来降低目前建筑耗能问题。本文采用文献法与案例分析法查找前人研究资料，并搜集现实生活中该材料应用情况。结果发现该材料对于解决目前建筑耗能的急剧增加问题，降低企业成本有非常重要的作用。因此围绕气凝胶节能窗以及气凝胶保温涂料中的应用来说明纳米气凝胶保温隔热材料的应用价值。
　　关键词：新型保温隔热材料;纳米气凝胶;特点;原理
　　随着改革事业的不断推进，我国经济社会快速发展，各行各业都搭载上“高速列车”快速前进，这其中包括我国的建筑行业。经济快速发展的同时，越来越多的建设工程投产，建筑行业的科技水平也不断提高，高楼大厦的建设也越来越科技化和现代化。与此同时，我国的科学技术水平的不断提高，科研力量不断加强，建筑材料也不断改革创新。目前我国的大部分新型建筑都采用新型保温材料，这也很大程度上给公众的办公和居住环境带来舒适的改善。新型建筑保温材料得到良好的应用，不仅可以大大降低能源消耗，而且对我国的生态环境建设也可以起到积极的促进作用。[1]故本文以纳米气凝胶保温隔热材料为例，分析其在建筑土木工程中应用，提出自己的一点看法与见解。
　　一、纳米气凝胶保温隔热材料概述
　　（一）纳米气凝胶简介
　　气凝胶通常是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。它的物理形态是固体，但是看起来却像气体，而且比较像冻住的烟，因此密度比较小，质量比较轻。市面上最普通的气凝胶是二氧化硅气凝胶，经过相关的分析研究报告显示，该种材料的隔热性能非常突出，得益于其十分优异的物理性能，应用范围十分广泛，目前已经在探索应用于声学、光学、微电子学等。而且其物理性质有以下几个特点：（1）超强的隔热性。（2）隔音性能十分优越。（3）气体过滤能力十分强大。（4）折射率可调性。
　　（二）纳米气凝胶的原理
　　二氧化硅气凝胶的制作工艺比较简单，但是对制作环境要求十分苛刻。先将液态硅化合物与快速蒸发的液体溶剂混合，产生凝胶，然后再进行高压加热，并经过降压处理，最终形成一种多孔海绵状结构的物质。这种气凝胶中99.8%都是空气，但是成分还是以二氧化硅为主，因此密度很低，与相同体积下的同类物質相比，质量特别轻。纳米气凝胶的原理图如图1所示。[2]
　　二、纳米气凝胶保温隔热材料在土木工程中的应用
　　本文就以土木工程中气凝胶保温隔热材料的应用来进行说明：早期气凝胶的生产具有复杂，造价颇高的特点，使得其应用只局限于航空航天等高端领域，但是随着对其深入的研究以及制造设备技术的不断发展，使得其的应用领域得到极大的扩展，在建筑应用领域的应用就是很好的体现，良好的保温隔热和吸声减震特性，使得气凝胶作为保温隔热材料广泛的应用于建筑施工中。目前已经广泛应用于气凝胶节能窗和屋面太阳能集热器等。
　　（一）气凝胶节能窗
　　气凝胶作为目前隔热性能最好的固态材料，因而可以在窗口隔热体系中得到较广的应用。与普通的泡沫塑料制成的玻璃相比，气凝胶制造的双侧隔热窗的保温性能比其高4倍之多。而且得益于其超高的耐热性能和阻燃性能，由气凝胶制造的玻璃不仅可以在新型的建筑物应用在保温实施方案中，同时还可以避免火灾的隐患。而且前文曾提过的折射率可调节性能，可以使红外射线得到较好的隔离，阻止室内环境温度的变化，因此可以作为理想的绝热透明的太阳能保温材料。加之具有良好的抗压强度的气凝胶能够极好的平衡外界气压，使得其可以填充双层玻璃而起到保温作用，良好的透光和隔热性能，使得气凝胶节能窗得到广泛的应用。丹麦的Jensen等人在玻璃中间渗入15mm的硅气凝胶，研究表明其可使中心的热损失系数小于0.7W/m2·K，同时有着高达76%的透光率。[5]
　　（二）气凝胶在屋面太阳能集热器中的应用
　　在太阳能集热器的储水箱、集热器和管道等装置气凝胶的应用，其集热效率高于传统的太阳能集热器一倍以上，也有着30%左右的热损失的下降。气凝胶在荧光太阳能集热器上的应用，使其相较于塑性材料具有无可比拟的优越，如良好的热稳定性、光学稳定性以及透光性。
　　（三）气凝胶保温涂料中的应用
　　随着涂料工业的发展，涂料的分类越来越细化和专业化。纳米气凝胶复合涂料是随着纳米气凝胶材料的发展而发展起来的，新开发的涂料品种可根据使用的具体要求分为保温涂料、疏水性涂料等品种应用前景广阔。
　　保温涂料是一种低导热系数、高耐热性的新型保温材料。气凝胶以其优异的保温性能，非常适合保温涂料的技术要求。可以达到保温效果好，镀膜薄。目前，世界范围内的发达国家在开发和应用气凝胶保温涂料上越来越重视，也将其普遍应用于建筑业和工业管道中。而国内的相关行业主要还是进口国外的成熟的产品体系，对气凝胶保温涂料的开发研究工作还是分欠缺。与发射涂层不同的是，保温涂层对隔热有很高的要求，不仅仅是反射太阳光。
　　三、结论
　　综上所述，保温隔热材料的使用十分有助于提高建筑物的保温性能，提高公众办公、居住、生活的舒适度，我们必须重视开发和应用新型的保温隔热材料。与此同时，中国城市化进程已经到达了一个新的高度，城市建筑的大量建设造成了资源短缺，而对舒适恒温生活的追求又造成能源消耗增加，因此，小到家庭、建筑企业，大到整个建筑行业、国家，都在迫切寻求保温隔热材料在土木工程中的有效应用。除了对现有保温隔热材料的物尽其用，更重要的是要加快新型建材的研发，把握新型建材的未来发展方向，准确开发性能更稳定、使用更方便的新型材料，满足人们对建筑工程的需求。
　　参考文献：
　　[1]高姿乔，马贵阳，赵旸，王佳进，张尚洲.架空管道几种保温材料的对比模拟研究[J].辽宁石油化工大学学报，2015（04）：32-36.
　　[2]张鑫，王毓薇，白志鸿，张明，杜娟，冯少广，刘国豪，张巍.纳米气凝胶与常用管道保温材料的性能对比[J].油气储运，2015（01）：25-59.
　　[3]郭建平，路国忠，何光明.纳米二氧化硅气凝胶新型制备技术及其在建材领域的应用[J].新材料产业，2012（04）：112-115.
　　[4]刘荣，高文元.新型建筑保温隔热材料的研究及应用进展[J].中国陶瓷工业，2013（05）：10-15.
　　[5]周铭.建筑保温隔热材料与建筑防火性能研究[D].南昌大学，2014.
　　作者简介：矫昕潼，辽宁工程技术大学16级土木工程本科。