氣凝膠不同于我們傳統(tǒng)思維中的“膠”，它是一種固體物質(zhì)形態(tài)，目前更輕的硅氣凝膠密度僅為3kg/m3，因其密度極低，所以也被叫做“凍結(jié)的煙”或“藍(lán)煙”，曾獲得吉尼斯紀(jì)錄“世界上更輕的固體”稱(chēng)號(hào)。更早是在1931年，由S.Kistler采用超臨界干燥方法成功制備出SiO2氣凝膠。由于氣凝膠中一般80%以上是空氣，所以有非常好的隔熱效果，一寸厚的氣凝膠相當(dāng)20至30塊普通玻璃的隔熱功能。即使把氣凝膠放在玫瑰與火焰之間，玫瑰也會(huì)絲毫無(wú)損。氣凝膠在航天探測(cè)上也有多種用途，在俄羅斯“和平”號(hào)空間站和美國(guó)“火星探路者”的探測(cè)器上都有用到這種材料。

而隨著建筑節(jié)能要求的提高，倒逼企業(yè)對(duì)傳統(tǒng)管道保溫材料進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新或研發(fā)新型高效的保溫材料，氣凝膠作為世界公認(rèn)的更好的管道保溫材料，在建筑節(jié)能領(lǐng)域掀起了一場(chǎng)全新的變革。

1.氣凝膠在節(jié)能門(mén)窗的應(yīng)用

就目前典型的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)而言，通過(guò)門(mén)窗損失的熱量約占建筑總的熱量損失的40%~50%，并且隨著人們居住環(huán)境的提高，門(mén)窗面積還要不斷增加，節(jié)能玻璃的應(yīng)用對(duì)整個(gè)建筑節(jié)能將起到重要的作用。氣凝膠節(jié)能玻璃相對(duì)真空玻璃、夾層玻璃等傳統(tǒng)節(jié)能玻璃有著諸多優(yōu)點(diǎn)。

科學(xué)家通過(guò)仿真模擬，將其制備的真空氣凝膠玻璃替換三層充氬氣中空玻璃安裝于建筑門(mén)窗上。其模擬實(shí)例為處在丹麥氣候的居民住宅，其中兩棟符合丹麥保溫建筑標(biāo)準(zhǔn)，另兩棟復(fù)合丹麥節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)(房屋取暖耗能<15kwh/m2/a)。通過(guò)計(jì)算房屋的年取暖耗能量來(lái)比較兩種玻璃的節(jié)能性能。普通居民住房相對(duì)中空玻璃氣凝膠玻璃年節(jié)能量為1180kwh/a，約19%，而在節(jié)能住宅中這一數(shù)字是700kwh/a，占到了總耗能的34%。真空氣凝膠玻璃不僅更節(jié)能也有非常不錯(cuò)的視覺(jué)效果。

2.氣凝膠在建筑管道中的使用

氣凝膠氈具有超高隔熱性和疏水性等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的管道保溫材料。下圖是氣凝膠氈管道保溫層的結(jié)構(gòu)，緊貼管道前一層的為卷繞管道的氣凝膠保溫氈，該層為保溫結(jié)構(gòu)的主要保溫層，外層為金屬保護(hù)層和綁帶，提供了機(jī)械和戶外風(fēng)吹日曬雨淋的防護(hù)，如果卷繞多層氣凝膠氈可采用錯(cuò)位搭接方式提高保溫性能。

氣凝膠氈有較好的柔性與抗拉、抗壓強(qiáng)度，施工方便快捷，另外氣凝膠氈的整體疏水性使其在整個(gè)使用周期導(dǎo)熱系數(shù)幾乎沒(méi)有變化。與傳統(tǒng)管道保溫材料相比，氣凝膠保溫結(jié)構(gòu)保溫性能明顯好于其他材料。根據(jù)美國(guó)阿斯彭公司的估算，平均每公里的高溫蒸汽管道在使用中僅能耗一項(xiàng)就可以帶來(lái)250萬(wàn)美元的節(jié)省，而在建筑供熱管道保溫材料改造中，理想情況下一年左右即可以節(jié)省下改造所投入的成本。

3.氣凝膠板在墻壁和屋頂中的使用

傳統(tǒng)的墻壁和屋頂保溫材料分為無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料，占據(jù)保溫材料市場(chǎng)80%的有機(jī)保溫材料聚苯泡沫板防火阻燃性不佳，無(wú)機(jī)保溫材料如巖棉、玻璃棉等大多密度大且保溫效果欠佳。氣凝膠板具有低熱導(dǎo)率、低密度、高阻燃性是墻壁和屋頂?shù)睦硐氲谋夭牧?。下圖展示了目前常見(jiàn)的氣凝膠板保溫層，其中包括墻壁保溫層和屋頂保溫。該結(jié)構(gòu)的主要保溫層是氣凝膠板，其導(dǎo)熱系數(shù)在常溫下可到達(dá)0.013w/m·k，幾乎只有擠塑聚苯板的三分之一，更是遠(yuǎn)低于其它建筑管道保溫材料，具有高效的保溫隔熱性能。氣凝膠板還可以起到吸聲降噪的功能，該結(jié)構(gòu)還可以有效的阻絕噪聲。此結(jié)構(gòu)使用的氣凝膠氈和板燃燒性能為A1級(jí)，為完全不燃性材料，解決了建筑保溫與建筑防火無(wú)法共存的巨大矛盾。氣凝膠氈或板密度低于200kg/m3，施工時(shí)方便的同時(shí)也減輕了整棟建筑的重量。

4.氣凝膠在涂料中的應(yīng)用

氣凝膠粉體可以應(yīng)用在涂料中，做成具有保溫效果的保溫涂料，起到補(bǔ)充保溫作用。有研究人員分別以空心微珠、自制的SiO2氣凝膠為隔熱填料，添加到丙烯酸酯白色外墻涂料中制成隔熱涂料，通過(guò)自制的測(cè)量裝置測(cè)得SiO2氣凝隔熱涂料隔熱性能明顯優(yōu)于空心微珠隔熱涂料。還有研究人員用穩(wěn)定劑愛(ài)利索TMRM825 對(duì)SiO2氣凝膠進(jìn)行改性并制備成漿料，以水性丙烯酸樹(shù)脂為成膜物，在助劑的配合下制得水性納米透明隔熱涂料，結(jié)果表明玻璃涂覆膜厚為20~25μm時(shí)，涂膜有良好的機(jī)械性能，可見(jiàn)光透過(guò)率大于89%，透明性好，同時(shí)有較好的隔熱效果。氣凝膠涂料不僅可以應(yīng)用在外墻體的保溫中，還可以應(yīng)用在建筑內(nèi)墻保溫和建筑頂部保溫和建筑底部保溫。2010年上海世博會(huì)零碳館及萬(wàn)科實(shí)驗(yàn)樓應(yīng)用了該種涂料，表明這種涂料具有突出的節(jié)能效果。

作為混凝土添加劑氣凝膠還可以用于降低混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)。國(guó)外的研究人員開(kāi)展了混凝土基料中摻入不同量的疏水或親水SiO2氣凝膠粉末的研究，混凝土塊的熱導(dǎo)率隨著SiO2氣凝膠粉末含量的增加而減少，但抗壓強(qiáng)度會(huì)有所降低，收縮率也會(huì)有所增大。據(jù)此特點(diǎn)可將添加SiO2氣凝膠的混凝土用于非承重墻，或是作為粘結(jié)試劑使用的水泥砂漿。隨著混凝土助劑的發(fā)展，可以加入助劑來(lái)補(bǔ)充損失的力學(xué)性能。