科技名词

气凝胶

aerogel

定义：以气体为分散介质的凝胶材料。其固体相和孔隙结构均为纳米量级。

学科：化学_物理化学_胶体化学

相关名词：单组分气凝胶 干凝胶

图片来源：中国科学院网站

【延伸阅读】

气凝胶是半固体状态的凝胶经干燥、去除溶剂后的产物，外表呈固体状，内部含有众多孔隙，充斥着空气，因而密度极小。2013年3月，浙江大学的科学家们研制出了超轻材料“全碳气凝胶”，这种固态材料密度仅为0.16kg/m³，是空气密度的六分之一，也是迄今为止世界上最轻的材料。气凝胶因其半透明的色彩和超轻的重量，还拥有许多俗名，如干凝胶、冻结的烟雾、固态的烟雾、固态的空气、蓝烟等。气凝胶具有凝胶的性质，如膨胀作用、触变作用和离浆作用。

气凝胶可分为两类：单组分气凝胶和气凝胶复合材料。单组分气凝胶有氧化物气凝胶（硅基和非二氧化硅）、有机气凝胶（树脂基和纤维素基）、碳系气凝胶（碳化塑料、碳纳米管与石墨烯）、硫化物气凝胶和其他种类的气凝胶（单元素和碳化物等）。气凝胶复合材料包括多组分气凝胶、梯度气凝胶和微/纳米气凝胶复合材料。

气凝胶是优良的热绝缘体。大多数人会认为，这是因为气凝胶的成分99.8%为空气而能有效绝热（空气是优良绝热体），但其实是因为气凝胶的纳米微孔洞抑制了气体分子的热传导。就热对流的方式而言，因为空气无法跨越凝胶表面进行对流作用，所以它也隔绝了热对流。一般的气凝胶对热辐射不起太大的作用，而碳凝胶是优良的热辐射隔绝材料，因为碳元素在标准温度下能够吸收热量转移时散发的红外线辐射，所以现今性能最好的气凝胶是掺入部分碳元素的硅凝胶。

气凝胶可用于三元电池热失控隔热。生活中偶尔会发生电动车电池自燃的情况，从起火到整车爆燃往往只有几秒钟，主要原因就是电池内部的隔热水平不够，单个电芯的热失控扩大到整个电池组。气凝胶作为防火隔热材料，最大的作用就是延缓或者阻止热扩散以及火焰的蔓延，将其应用在新能源汽车中可以更好地实现电池的温控和电控管理并提升性能，起到绝热、防火的作用，为用户和乘客逃离现场以及灭火争取更多的时间。

气凝胶还可用于磷酸铁锂电池冬季保温。磷酸铁锂电池在低温环境下，正负极材料中带电电子运动能力变差，导致电池容量衰退和续航减少。气凝胶出色的保温性能可以使磷酸铁锂电池内各电芯不受外部低温影响。

此外，气凝胶在太空侦测上也有多种用途，在俄罗斯的和平号太空站和美国的火星探路者号上也用到了这种材料。