新型材料——气凝胶反射隔热涂层及复合材料工程应用
2024年11月14日
► 气凝胶太阳能反射隔热涂层
1.介绍
气凝胶是一种以空气为主要成分、无固定形状的基本骨架、具有复杂三维网络结构的纳米轻质多孔材料，它还具有导热系数低、密度低、孔隙率高、透光率高、比表面积大、折射率低、声速低等优点，因此在许多领域具有广阔的应用前景。
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气凝胶隔热效果图
（1）酒精喷灯（用于燃烧鲜花）；（2）气凝胶样品；（3）气凝胶样品块绝缘酒精喷灯
气凝胶太阳能反射隔热涂料是一种环保型聚脲基涂料，以气凝胶为主要性能成分。它经特殊配方处理，可反射太阳辐射和热量，并兼具隔热性能，具有卓越的二合一功能，是屋顶和外墙的理想之选。
2.气凝胶太阳能反射隔热涂层的应用领域
气凝胶太阳能反射隔热涂层可广泛应用于：
●混凝土基材，包括：用于低温粮食储存技术中节能和减少空调工作时间的粮仓屋顶和墙壁；住宅建筑；商业和工业建筑。
● 金属储罐表面冷却和隔热，包括：储油罐；水罐；化工液体储罐。
● 车辆隔热。
● 工业设备隔热、军事设施等。
二氧化硅气凝胶涂层应用领域
3. 气凝胶太阳能反射隔热涂层的性能和规格：
● 利用气凝胶的低导热系数（0.017 ~ 0.022mW/mk），在宽温度范围（-30 ~ 80°C）内具有优异的隔热性能。
● 厚度为1毫米的金属盒表面和内部温度在涂覆0.3毫米厚的本产品后会下降20%~25%。
● 由四川省建筑科学研究院进行检测，检测规范如下：
| 模型 | 热导率 W/（mK）（25℃） | 热辐射反射率 （%） | 密度 （克/厘米）3） | 厚度（毫米） | 固体内容 （在％） | 工作温度（℃） |
| ST-FF0U | ≤0.020 | 95 | 1.3-1.6 | ≥0.3 | 80 | 10～30 |
●具有高隔热性和太阳能反射效率，装饰性好，防水，防腐蚀。
● 该涂层的热反射率超过90%，可屏蔽大量辐射热源：
1）在露天环境下，受照射表面的温度可降低30%以上，涂漆物体表面的最高温度可降低20℃以上，物体内部的空间温度可降低5℃以上。
比较涂覆SiO2气凝胶后的效果
※测试条件：在夏季的某一天，于上午9:30至下午1:30期间，测量两个厚度为1毫米的金属盒在阳光直射下的表面和内部温度
2）涂层基体树脂由聚脲/聚氨酯复合聚合物材料制成，具有高强度和高韧性，集反射隔热和防水功能于一体，可覆盖涂漆物体上的细微裂缝，具有超强防水防漏功能，在保持良好气密性的同时，还具有反射和隔热效果。
3）涂层施加在金属表面，该涂层可以防止空气和水的接触，同时隔热，从而防止金属腐蚀，并在一定程度上延长金属制品的使用寿命。
4）该涂料用于建筑物，具有隔热、抗裂、防水、防火、防潮、防霉、隔音和可清洗等优点。
5）给户外设备涂漆时，可以起到隔热、防水、防晒的作用，并降低设备的工作温度。
4. 二氧化硅气凝胶太阳能反射隔热涂层项目案例：
该项目的产品已在四川粮油批发中心、四川粮油集团的石油化工储油、电子信息产业洁净设备等领域得到推广应用，并取得了良好的效果。
二氧化硅气凝胶涂层实验施工现场
二氧化硅气凝胶涂层应用实验效果测试
二氧化硅气凝胶涂层施工现场
►气凝胶隔热多功能复合一体化板
通过将SiO2气凝胶涂层与相关板材复合，可以制备具有多种功能的SiO2气凝胶复合板。
● 将气凝胶涂层与建筑一体化板材相结合，形成多功能隔热材料，例如隔离传导热和反射辐射热源。
●复合板上气凝胶涂层的主要功能是反射和屏蔽太阳光中的红外线及各种热源，从而有效降低保温板的表面温度。经现场测试，夏季强光照射下，气凝胶涂层保温板的表面温度比同类装饰保温板低20摄氏度。气凝胶涂层产品不仅提高了材料的隔热性能，而且有效改变了复合板的热交变应力，延长了其使用寿命。
●纳米改性阻燃聚氨酯，其机理是将纳米阻燃材料和相关聚合物复合到聚氨酯基体上形成一种特殊的聚合物复合材料，可以有效提高阻燃等级，减少聚氨酯材料的收缩，并在不改变聚氨酯隔热性能的前提下保证产品长期使用的稳定性。
●这种复合材料产品可广泛应用于对隔热效果要求较高的仓储行业、制冷行业、石油化工行业和军工行业。
施工后的气凝胶复合集成板效果图
气凝胶复合一体化板的施工现场
2. 产品应用效果及经济性分析
桑塔姆科技有限公司在四川省粮食储备中心新都控制仓库安装了15000平方米的反射隔热一体化板，该仓库共有6栋建筑12个房间，存储能力为5万吨。
项目实施三年多以来，每年4月中旬至10月初均进行现场实施效果测试。粮仓长84米，宽15米，高10米。项目产品未使用时，中午2点左右粮仓外墙表面温度可达50℃左右；使用后，粮仓外墙表面温度约为3℃，反射隔热涂层可有效降低表面温度13℃以上，仓内温度可有效降低5℃以上，使用反射隔热涂层可节省2小时以上的制冷和空调运行时间。
根据一个仓库内4台25kW空调的制冷运行情况来看，平均每天可节约150kWh的电力，6个仓库每天可节约900kWh的电力，每年可节省运行成本15万元以上。相应的节约量相当于100吨标准煤、150吨二氧化碳排放和40吨碳粉排放。