气凝胶隔热原理
气凝胶的独特结构使得其隔热性能极其优异，我们的“祝融号”火星车周围铺满了气凝胶，火星的环境可谓是“冰火两重天”，在“天问一号”着陆的时候，周围环境的温度超℃，而仅仅10mm的气凝胶就能使其适应火星周围的环境，即使在-℃的极端环境条件下，火星车在气凝胶的保护下，也能正常工作。热传递的方式有三种：热对流、热辐射、热传导。热对流发生在流体中，热微粒通过流动的介质从空间的一处向另一处传播热能的现象；热辐射是具有温度的物体辐射电磁波的现象，温度越高，辐射出的电磁波能量就越高；热传导，又名导热，物体中的粒子相互碰撞，使得热量从温度高的部位传到温度低的部位，或者两物体之间相互接触，热量会从温度高的物体传到温度低的物体。隔热就从这三方面入手，其隔热原理是独特的结构使其具备了无对流效应，无穷多遮挡板效应、无穷长路径效应。“零对流”效应：气凝胶的孔径大多数在50nm以下，都是纳米级别的孔径，且孔径小于空气的自由程，空气自由程为70nm，这样，存在于孔隙内的空气分子就失去了自由流动的能力，就只能附着在气孔壁上，空气无法自由流通，气凝胶此时处于“类真空状态”，因此，对流现象也无法发生；“无穷热隔板”效应：气凝胶的孔径是纳米级别的，虽然孔隙极其多，但是错落有致的孔隙使得没有“通孔”，无穷多的孔壁相当于遮热板，这样就使得热辐射所传导的热量降到最低，再配合上特殊的反辐射物质，可更加有效阻隔辐射传热；“无穷长路径”效应：热量只能顺着孔传递，无穷多的孔使得热传递的路径无限长，从而使得传递的热量趋于最低极限。热传递三种方式目前，二氧化硅气凝胶是保温性能最好的材料，跟其他保温材料相比，其绝热毡的保温效果是它们的2-8倍，所以，想要达到同等程度的保温效果，二氧化硅气凝胶绝热毡的使用气凝胶的量明显减少。相比其他传统保温材料，气凝胶另一明显的优势是使用期限长，是其他保温材料的4倍，使用期限长短的影响因素为材料在长期情况下，是否还能分布均匀，其他传统材料易吸水，这样就会因为重力作用导致材料内部分布不均匀，保温效果就会变差，而气凝胶保温材料憎水率能达到99%以上，这样就能保证其结构的稳定性，材料内部分布均匀，保温效果良好。气凝胶家族种类丰富
气凝胶材料种类丰富，已经由最初的SiO2气凝胶发展成为了一个大家族，目前，商业化技术应用最为成熟的还是SiO2气凝胶，就年一年全球SiO2气凝胶的市场占有率就达到70%左右。1.根据气凝胶的外观差异，可将其分为块体、粉末和薄膜；根据气凝胶的制备方法不同，可将其分为气凝胶、干凝胶和冻凝胶；根据不同的微观结构，可将其分为微孔（2nm）、中孔（2~50nm）和混合多孔气凝胶；根据基体的差异，可分为无机、有机、混合和复合气凝胶。2.最常用的分类方法是根据气凝胶的组分不同，可将其分为单组分和多组分气凝胶。单组分气凝胶可根据组分来进行命名，如氧化物气凝胶、碳化物气凝胶、氮化物气凝胶、石墨烯气凝胶、量子点气凝胶、金属气凝胶、聚合物基有机气凝胶、生物质基有机及碳气凝胶、硫化物气凝胶等；多组分气凝胶，即复合气凝胶，有两种及两种以上的单组分气凝胶构成的复合气凝胶，或者在气凝胶基体中加入纤维、晶须或纳米管等增强体结合成为复合气凝胶材料。气凝胶形态多样化，可以制成毡、板、颗粒、涂料等多种形式，形态的多样化使得下游应用领域更加宽泛，气凝胶毡产量需求最大，应用领域也最广泛。来源：cnki气凝胶应用
气凝胶具备优异的性能，应用领域灵活广泛，被广泛应用于航空航天、石油化工、军工、建筑、交通、电池等多个领域，气凝胶市场需求大，性价比高，可取代空间大。石化领域，涉及到很多环节，设备管道多且巨大，如蒸馏塔、深海管道、储罐、反应管道、LNG液化气管道，过程中会有高温蒸汽、导热油等环节，且设备所占空间大，为了节省空间，管道的设计错综复杂，综合考虑，在设备管道缠上气凝胶是最合适的，气凝胶的优异性质正好契合它们所需，因为气凝胶的保温效果良好，可以减少在运输过程中的热量损失，另外，气凝胶材料轻量又轻薄，还能减少重量的负担，且节省空间。建筑领域，对于门窗和墙体的保温效果要求也越来越高，目前传统的保温材料都不太理想，不是太重，就是保温效果不好，而且建筑还比较注重的是防火，所以想要兼顾保温和阻燃的材料少之又少，而气凝胶又完美地契合了其所需，且阻隔噪音的效果也很好，所以，建筑行业领域的格局可能被气凝胶材料所改变。军工领域，气凝胶还可作为防弹材料，在武器上覆盖一层气凝胶材料可承受住炸药对其的伤害，而且气凝胶其他的优异性能，如高的折射率，可起到防辐射、吸收红外线和漫反射波的作用，这样就相当于实现了隐形功能，使用到军用车辆驾驶舱，可起到保温的作用，而且气凝胶有一定的压缩回弹性，减震效果也会比较好。环保领域，纤维素气凝胶可吸附水中的油和其他有毒有机物，被广泛地应用于吸附去除染料废水。生物质碳气凝胶可以去除掉水中的大部分重金属离子。