气凝胶材料的结构和特性

气凝胶是一种隔热性能优异的固体材料，具有高比表面积、纳米级孔洞、低密度等特殊的微观结构, 因此在隔热保温、吸附分离、生物医用、光电催化、储能转化、吸声隔音等方面表现出优异的性能。

根据气凝胶材料的成分可大致分为：氧化物气凝胶、碳化物气凝胶、氮化物气凝胶、有机气凝胶、复合气凝胶等。

SiO₂气凝胶是目前隔热性能最好的固态材料，气凝胶的阻热原理在于均匀致密的纳米孔及多级分形孔道微结构可以有效阻止空气对流，降低热辐射和热传导，具体表现为：

(1)无对流效应。气凝胶气孔为纳米级，孔径尺寸小于分子平均自由程，内部空气失去自由流动能力。

(2)无穷多遮挡板效应。纳米级气孔，气孔壁无穷多，辐射传热降至最低。

(3)无穷长路径效应。热传导沿着气孔壁进行，而纳米级气孔壁无限长，且接触面积非常小。

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