新型建筑保温材料的应用

徐彬

（宁夏建设职业技术学院）

随着国内关键科学领域的重大突破，建筑材料从中获得了技术创新的动力，在时下蓬勃发展的建筑行业中，新型建筑材料的研发与生产迎来了一个黄金时期。当前，国内建筑材料的选择更为科学节能环保，特别是一些新型的建筑保温材料的研发与投入使用，既能很好的提高了房屋秋冬季节的温度，又能够减少夏季高温的炽烤，对于提高煤矿等自然能源的利用，具有很大的经济性与环保性。此外，建筑建设过程中运用保温隔热材料，能够大大减少空调的使用，降低施工的成本投入。当下，国内已经初步应用多种保温材料，保温材料的研发与应用逐步走向成熟。

1 常用建筑保温材料

1.1 泡沫塑料保温隔热材料

泡沫塑料作为是一种较为常见的有机保温隔热材料，其分为聚苯乙烯与聚氨酯泡沫塑料两种类型。聚苯乙烯泡沫塑料是当下使用率最高的保温隔热材料，其具有很强的保温隔热性能，而且本身的质量较小，对于周围的噪音具有很强的吸收能力，特别适用于寒冷地区的保温建筑需要。在聚苯乙烯泡沫板的使用过程中，一般用玻璃纤维或者钢丝材料的网来加强墙面，但是这样容易造成保温的墙面出现大大小小的裂缝。为了能够避免这一点问题，必须有效的控制住墙面的裂缝，其一般常常用耐碱性的玻璃纤维网格布来固定，在保温层上用水泥砂浆抹3～5mm厚的涂层，然后把网格布压进泥浆中，然后使用特别的粘合剂将其固定在外墙上，这种材料的使用工艺较为复杂，而且施工难度较大。

1.2 矿物棉保温隔热材料

矿物棉作为一种较早的建筑保温材料，其主要是借助沥青、胶与有机物的相互结合，经过特定的工艺加工而成。这种类型的建筑保温材料具有很好的隔热、保温效果，在时下的建筑施工建设过程中具有广阔的应用市场。针对矿物原材料本身的特点可以将其划分为不同的棉质，不同的棉质体在自身分子空隙的差异上，使得其具备不同程度的隔热、保温与隔音的效果，能够满足不同建筑功能的需要。然而，大部分的矿物质存在不同含量的挥发性化学物质，这些化学物质对人体形成一定的伤害性，尤其是在高温高湿的条件下，容易产生挥发性的气体，污染居住者的生存环境，这种类型的保温隔热材料正在逐步的退出建筑领域。

1.3 膨胀珍珠岩保温隔热材料

关于保温建筑材料的研究，当前主要集中在矿石物质为原材料方面。膨胀珍珠岩作为一种较为成熟的保温隔热材料，其比其它类的矿物质保温材料更为环保，不会因为在使用过程中因为温度的变化，而散发出有毒气体污染使用者的环境。其工作原理在于自身的导热系数的变化，一般情况下，膨胀珍珠岩本身的导热数值较低，很容易形成较大的温度差，进而形成保温的特点，其本身具有很强的阻燃性，而且由于自身的密度较大，很适合去做隔音。然而，膨胀珍珠岩由于自身材料韧性不足。因此，其在建筑领域中的应用较为有限，其主要是用在生产地周围不远的地域内，而且其具有很强的吸水性，在连绵的雨季导致保温隔热性能的直线下降。

2 新型纳米气凝胶保温隔热材料

随着纳米技术的创新与突破，轻质纳米材料由于自身的优异性能愈发得到业界的认可与重视，其中气凝胶被看作是当前是质量大小、隔热性能表现最好的材料，其在传热的过程中有三种传热的机制。此外，气凝胶本身的空隙较大，固体的位置占比较低，因此，其导热的系数十分低。气凝胶本身的多孔设置具有很好的隔热效应，具备很强的热辐射效能，对热辐射的优异表现，使得气凝胶成为当前传热最低的固体材料，其在保温隔热领域具有十分广阔的市场需求。然而赋予气凝胶材料优异表现的空隙结构，其本身也具有很明显的缺点，如其韧性较差，结构强度较低，成为制约气凝胶推广应用的关键因素。为此，Nicholas借助异氰酸酯就SiO2气凝胶进行改进，改进后的气凝胶的大大超过纯SiO2气凝胶的强度。将短切莫来石纤维按照一定的比例掺入到SiO2凝胶网络，当其掺入比例达到3%的时候，其能够实现气凝胶的弹性模量与机械强度的最佳效果。

3 气凝胶保温隔热材料的具体应用表现

3.1 气凝胶节能窗

作为当下隔热性能最好的固体材料，气凝胶已经被逐步普及在特殊窗口的隔热施工上。目前硅气凝胶制备的双层隔热窗自身的热导率远远低于0.002W/m·K，这种材料制作的特种玻璃，其保温性能超过同样厚度泡沫塑料的4倍。根据2000年一家俄罗斯公司研发的新型气凝胶，其外观与透明度类似于普通的玻璃。然而，其具有普通材料不具备的高耐热性、抗放射性辐射，其还能够根据客户的需要设计成不同的颜色和吸音效果，具有广阔的市场需求。Reim则研究设计了一种专门用来建筑屋顶隔热的气凝胶玻璃，这种玻璃可以很好的满足隔热性，还可以达到光学的要求。在阳光的照射下，其能让太阳光柔和的照进建筑内，又能够阻止红外辐射，是一种非常完美的太阳能保温材料。

3.2 气凝胶新型板材

在国外的建筑保温材料的研究中，利用先进的生产技术设计出了气凝胶新型板材，透光率为20%，传热系数仅为0.05W/m2·K的新型板材，该板材是以Nanogel材料为填充内核的复合结构夹芯板，称为Nanogel夹芯板，通过新板材的研发，还制定了相应的衍生装置，新型屋顶天窗系统，在加强透光性的同时，并没有在其隔热层内产生通风效应，同时也不会损失热量。

3.3 屋面太阳能集热器

把气凝胶用于太阳能集热器的储水箱、管道和集热器，可使其集热效率比传统太阳能集热器提高一倍以上，且热损失下降30%左右。气凝胶用于荧光太阳能集热器具有塑性材料无法比拟的优点，如气凝胶具有良好的热稳定性和光学稳定性及紫外-可见区良好的透光性。

总之，当前建筑材料的发展要变革传统的保温材料研发方式，借助纳米科技的突破创新来大大改善建筑保温材料的性能。特别是气凝胶凭借优异的隔热与保温性能得到广泛的重视，成为保温隔热材料的研究热点，虽然气凝胶本身的成本较高，还不具备推广普及的性价比，然而随着气凝胶制造技术的发展，相关材料经济性的逐渐提高，其在未来的绿色生态社会建设中必将大有所为。