隨著全球能源、環(huán)境方面的變化，保溫隔熱材料既要具有優(yōu)異的保溫隔熱、強(qiáng)度性能，同時(shí)需要滿足環(huán)保、可持續(xù)和可降解等要求。
常用的保溫隔熱材料主要包括：高熵?zé)嵴贤繉犹沾刹牧稀?聚苯乙烯、玻璃棉和SiO2氣凝膠等。傳統(tǒng)的無機(jī)氣凝膠材料，如SiO2氣凝膠材料，被稱為“第一代氣凝膠材料”，具有獨(dú)特的 三維骨架結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的保溫隔熱性能。在大部分的工程建設(shè)中，保溫隔熱材料的作用不僅僅是保溫隔熱， 還需要具有良好的力學(xué)性能，而SiO2氣凝膠具有脆性大、彎折難以恢復(fù)、易粉末化等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。
纖維素是地球上儲(chǔ)量最豐富的天然高分子材料，具有來源廣泛、成本低廉、可降解、可再生、無毒無害、易改性等優(yōu)勢(shì)。纖維素基氣凝膠材料具有高孔隙率、低導(dǎo)熱性和超低密度等特點(diǎn)，被稱為“第三代氣凝膠”，通過對(duì)纖維素基氣凝膠進(jìn)行適宜的改性處理，可賦予其吸附、隔熱、隔音、防水等性能，在儲(chǔ)能、隔熱、催化劑載體、吸附劑和電磁屏蔽等諸多領(lǐng)域得到應(yīng)用。
纖維素基氣凝膠具有優(yōu)異的保溫隔熱性能，有廣闊的應(yīng)用前景，如應(yīng)用于宇航服和發(fā)動(dòng)機(jī)葉片材料、建筑用保溫板和隔熱氈、石油輸油管道和保溫管套、 隔熱織物及汽車用電池隔熱棉等。
纖維素基氣凝膠在保溫隔熱方面的應(yīng)用
1.航空航天領(lǐng)域
飛行器在運(yùn)行時(shí)，會(huì)與空氣產(chǎn)生巨大摩擦，飛行器表面的溫度快速升高，使得耐損耗周期縮短。延長(zhǎng)飛行器的使用壽命，需要特殊的材料以減少使用過程中的磨損。纖維素基氣凝膠的孔隙率高、孔內(nèi)熱阻高、材料內(nèi)部呈現(xiàn)蜂窩狀且具 有質(zhì)量輕、導(dǎo)熱差的特點(diǎn)，可用于飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)梯度隔熱、艙室隔熱保暖等領(lǐng)域，如火星探測(cè)器的發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、運(yùn)貨飛船低溫鎖柜的隔熱板等。
2.石油領(lǐng)域?
石油的運(yùn)輸和儲(chǔ)藏是整個(gè)化工過程的重要環(huán)節(jié)。石油管道材料需要優(yōu)異的保溫隔熱性能及吸附性能，有報(bào)道稱纖維素基氣凝膠已經(jīng)成為首選材料。如以羧基纖維素納米纖維和海藻酸銨為原料制備纖維素基氣凝膠，在兩者質(zhì)量比為1∶1時(shí)，該復(fù)合材料的三維結(jié)構(gòu)最緊密， 其相變溫度和相變焓較高，不僅實(shí)現(xiàn)了親水向疏水的轉(zhuǎn)變，而且提高了復(fù)合材料的保溫隔熱性能，滿足了其作為石油管道保溫隔熱材料的多重需求。此外，在運(yùn)輸時(shí)，為避免摻雜重金屬離子雜質(zhì)，可利用纖維素基氣凝膠的多孔結(jié)構(gòu)吸附重金屬離子，達(dá)到吸附和保溫隔熱的雙重作用。
3.建筑領(lǐng)域?
建筑領(lǐng)域使用的保溫隔熱材料不僅需要具備保溫隔熱性能，在不同情況下還需具備阻燃、隔音或防水性能。多孔的三維結(jié)構(gòu)有助于纖維素基氣凝膠的內(nèi)部 穩(wěn)固、熱量分散和阻隔聲波，可被用于建筑的隔音隔熱材料。
4.其他領(lǐng)域?
除航空航天、建筑、石油管道領(lǐng)域，纖維素基氣凝膠作為保溫隔熱材料在其他領(lǐng)域也發(fā)揮了重要的作用，如紡織、化工、航海和能源等。
來源：[1]張瀟,胡豪,侯慶喜,劉葦.纖維素基氣凝膠在保溫隔熱領(lǐng)域中的研究進(jìn)展[J].中國(guó)造紙,2023,42(02):86-93.
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦氣凝膠論壇）：纖維素基氣凝膠在保溫隔熱領(lǐng)域的應(yīng)用