新型建筑保溫材料的應(yīng)用

徐彬

（寧夏建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

隨著國(guó)內(nèi)關(guān)鍵科學(xué)領(lǐng)域的重大突破，建筑材料從中獲得了技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)力，在時(shí)下蓬勃發(fā)展的建筑行業(yè)中，新型建筑材料的研發(fā)與生產(chǎn)迎來(lái)了一個(gè)黃金時(shí)期。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)建筑材料的選擇更為科學(xué)節(jié)能環(huán)保，特別是一些新型的建筑保溫材料的研發(fā)與投入使用，既能很好的提高了房屋秋冬季節(jié)的溫度，又能夠減少夏季高溫的熾烤，對(duì)于提高煤礦等自然能源的利用，具有很大的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。此外，建筑建設(shè)過(guò)程中運(yùn)用保溫隔熱材料，能夠大大減少空調(diào)的使用，降低施工的成本投入。當(dāng)下，國(guó)內(nèi)已經(jīng)初步應(yīng)用多種保溫材料，保溫材料的研發(fā)與應(yīng)用逐步走向成熟。

1 常用建筑保溫材料

1.1 泡沫塑料保溫隔熱材料

泡沫塑料作為是一種較為常見(jiàn)的有機(jī)保溫隔熱材料，其分為聚苯乙烯與聚氨酯泡沫塑料兩種類(lèi)型。聚苯乙烯泡沫塑料是當(dāng)下使用率最高的保溫隔熱材料，其具有很強(qiáng)的保溫隔熱性能，而且本身的質(zhì)量較小，對(duì)于周?chē)脑胍艟哂泻軓?qiáng)的吸收能力，特別適用于寒冷地區(qū)的保溫建筑需要。在聚苯乙烯泡沫板的使用過(guò)程中，一般用玻璃纖維或者鋼絲材料的網(wǎng)來(lái)加強(qiáng)墻面，但是這樣容易造成保溫的墻面出現(xiàn)大大小小的裂縫。為了能夠避免這一點(diǎn)問(wèn)題，必須有效的控制住墻面的裂縫，其一般常常用耐堿性的玻璃纖維網(wǎng)格布來(lái)固定，在保溫層上用水泥砂漿抹3～5mm厚的涂層，然后把網(wǎng)格布?jí)哼M(jìn)泥漿中，然后使用特別的粘合劑將其固定在外墻上，這種材料的使用工藝較為復(fù)雜，而且施工難度較大。

1.2 礦物棉保溫隔熱材料

礦物棉作為一種較早的建筑保溫材料，其主要是借助瀝青、膠與有機(jī)物的相互結(jié)合，經(jīng)過(guò)特定的工藝加工而成。這種類(lèi)型的建筑保溫材料具有很好的隔熱、保溫效果，在時(shí)下的建筑施工建設(shè)過(guò)程中具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。針對(duì)礦物原材料本身的特點(diǎn)可以將其劃分為不同的棉質(zhì)，不同的棉質(zhì)體在自身分子空隙的差異上，使得其具備不同程度的隔熱、保溫與隔音的效果，能夠滿足不同建筑功能的需要。然而，大部分的礦物質(zhì)存在不同含量的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)對(duì)人體形成一定的傷害性，尤其是在高溫高濕的條件下，容易產(chǎn)生揮發(fā)性的氣體，污染居住者的生存環(huán)境，這種類(lèi)型的保溫隔熱材料正在逐步的退出建筑領(lǐng)域。

1.3 膨脹珍珠巖保溫隔熱材料

關(guān)于保溫建筑材料的研究，當(dāng)前主要集中在礦石物質(zhì)為原材料方面。膨脹珍珠巖作為一種較為成熟的保溫隔熱材料，其比其它類(lèi)的礦物質(zhì)保溫材料更為環(huán)保，不會(huì)因?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中因?yàn)闇囟鹊淖兓l(fā)出有毒氣體污染使用者的環(huán)境。其工作原理在于自身的導(dǎo)熱系數(shù)的變化，一般情況下，膨脹珍珠巖本身的導(dǎo)熱數(shù)值較低，很容易形成較大的溫度差，進(jìn)而形成保溫的特點(diǎn)，其本身具有很強(qiáng)的阻燃性，而且由于自身的密度較大，很適合去做隔音。然而，膨脹珍珠巖由于自身材料韌性不足。因此，其在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用較為有限，其主要是用在生產(chǎn)地周?chē)贿h(yuǎn)的地域內(nèi)，而且其具有很強(qiáng)的吸水性，在連綿的雨季導(dǎo)致保溫隔熱性能的直線下降。

2 新型納米氣凝膠保溫隔熱材料

隨著納米技術(shù)的創(chuàng)新與突破，輕質(zhì)納米材料由于自身的優(yōu)異性能愈發(fā)得到業(yè)界的認(rèn)可與重視，其中氣凝膠被看作是當(dāng)前是質(zhì)量大小、隔熱性能表現(xiàn)最好的材料，其在傳熱的過(guò)程中有三種傳熱的機(jī)制。此外，氣凝膠本身的空隙較大，固體的位置占比較低，因此，其導(dǎo)熱的系數(shù)十分低。氣凝膠本身的多孔設(shè)置具有很好的隔熱效應(yīng)，具備很強(qiáng)的熱輻射效能，對(duì)熱輻射的優(yōu)異表現(xiàn)，使得氣凝膠成為當(dāng)前傳熱最低的固體材料，其在保溫隔熱領(lǐng)域具有十分廣闊的市場(chǎng)需求。然而賦予氣凝膠材料優(yōu)異表現(xiàn)的空隙結(jié)構(gòu)，其本身也具有很明顯的缺點(diǎn)，如其韌性較差，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，成為制約氣凝膠推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素。為此，Nicholas借助異氰酸酯就SiO2氣凝膠進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的氣凝膠的大大超過(guò)純SiO2氣凝膠的強(qiáng)度。將短切莫來(lái)石纖維按照一定的比例摻入到SiO2凝膠網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)其摻入比例達(dá)到3%的時(shí)候，其能夠?qū)崿F(xiàn)氣凝膠的彈性模量與機(jī)械強(qiáng)度的最佳效果。

3 氣凝膠保溫隔熱材料的具體應(yīng)用表現(xiàn)

3.1 氣凝膠節(jié)能窗

作為當(dāng)下隔熱性能最好的固體材料，氣凝膠已經(jīng)被逐步普及在特殊窗口的隔熱施工上。目前硅氣凝膠制備的雙層隔熱窗自身的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0.002W/m·K，這種材料制作的特種玻璃，其保溫性能超過(guò)同樣厚度泡沫塑料的4倍。根據(jù)2000年一家俄羅斯公司研發(fā)的新型氣凝膠，其外觀與透明度類(lèi)似于普通的玻璃。然而，其具有普通材料不具備的高耐熱性、抗放射性輻射，其還能夠根據(jù)客戶的需要設(shè)計(jì)成不同的顏色和吸音效果，具有廣闊的市場(chǎng)需求。Reim則研究設(shè)計(jì)了一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)建筑屋頂隔熱的氣凝膠玻璃，這種玻璃可以很好的滿足隔熱性，還可以達(dá)到光學(xué)的要求。在陽(yáng)光的照射下，其能讓太陽(yáng)光柔和的照進(jìn)建筑內(nèi)，又能夠阻止紅外輻射，是一種非常完美的太陽(yáng)能保溫材料。

3.2 氣凝膠新型板材

在國(guó)外的建筑保溫材料的研究中，利用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)出了氣凝膠新型板材，透光率為20%，傳熱系數(shù)僅為0.05W/m2·K的新型板材，該板材是以Nanogel材料為填充內(nèi)核的復(fù)合結(jié)構(gòu)夾芯板，稱(chēng)為Nanogel夾芯板，通過(guò)新板材的研發(fā)，還制定了相應(yīng)的衍生裝置，新型屋頂天窗系統(tǒng)，在加強(qiáng)透光性的同時(shí)，并沒(méi)有在其隔熱層內(nèi)產(chǎn)生通風(fēng)效應(yīng)，同時(shí)也不會(huì)損失熱量。

3.3 屋面太陽(yáng)能集熱器

把氣凝膠用于太陽(yáng)能集熱器的儲(chǔ)水箱、管道和集熱器，可使其集熱效率比傳統(tǒng)太陽(yáng)能集熱器提高一倍以上，且熱損失下降30%左右。氣凝膠用于熒光太陽(yáng)能集熱器具有塑性材料無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如氣凝膠具有良好的熱穩(wěn)定性和光學(xué)穩(wěn)定性及紫外-可見(jiàn)區(qū)良好的透光性。

總之，當(dāng)前建筑材料的發(fā)展要變革傳統(tǒng)的保溫材料研發(fā)方式，借助納米科技的突破創(chuàng)新來(lái)大大改善建筑保溫材料的性能。特別是氣凝膠憑借優(yōu)異的隔熱與保溫性能得到廣泛的重視，成為保溫隔熱材料的研究熱點(diǎn)，雖然氣凝膠本身的成本較高，還不具備推廣普及的性?xún)r(jià)比，然而隨著氣凝膠制造技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)材料經(jīng)濟(jì)性的逐漸提高，其在未來(lái)的綠色生態(tài)社會(huì)建設(shè)中必將大有所為。