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日前，我国建材行业首次集中发布了近年来具有颠覆性、突破性、原创性成果的最新科技。其中包括水泥气凝胶“超级材料”。![]()
在建筑材料中有一种保温材料叫气凝胶。气凝胶是一种以纳米粒子或高聚物分子为骨架，具有三维网络纳米多孔结构的轻质固体材料，具有超低密度（密度最低为0.003g/cm3）、纳米级孔径（1~100nm）、低热导率（0.013~0.016W/m·k）和高孔隙率（80%~90%）等优良特性，在保温隔热和节能降耗等方面应用广泛。
传统隔热材料和气凝胶隔热材料性能对比
作为近年来化学领域新兴技术之一，气凝胶密度低、重量轻、隔热性能优异，但成本高昂，在建材领域一直难以普及。而新型建材——水泥气凝胶有望破解这个难题。
作为目前世界上应用最广泛的建筑材料，水泥因其高力学强度、良好的耐久性和抗高温能力而被广泛应用在各类大型和超大型建筑中，如三峡大坝、港珠澳大桥等。然而，水泥原材料在制备过程中的两磨一烧过程排放了大量的温室效应气体，水泥行业的温室气体排放量约占全球温室气体排放的10%。因此，在保持水泥基材料良好的力学强度的同时，集成优异的隔热性能并减轻环境负担成为一项重要的挑战。2023年2月，国家发展和改革委员会、工业和信息化部、生态环境部、国家能源局四部门曾联合发布了《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》，指出水泥行业应“推动采用气凝胶等技术，进一步提升烧成系统能源利用效率”。水泥气凝胶，正是一种以水泥为主要成分的新型气凝胶。这种神奇新建材具有众多优良性能。作为一种建筑材料，安全无毒是一个必要前提。这种水泥气凝胶性能非常稳定，即便长时间浸泡在鱼缸里，也不会向水中释放任何有毒物质，对鱼儿的健康没有任何影响。东南大学曾做过实验，表示水泥气凝胶在应变较大时，样品微观形貌并没有明显的开裂或破坏，保持了基本的层状结构，展现了较高的延性，并且具有明显的负泊松比现象，抗压强度高。水泥气凝胶虽然轻但强度和韧性好。一个半斤重的钢球从50厘米的高处做自由落体，可以看到铁球稳稳地落在上面，甚至没有发生反弹跳跃。一个140斤左右的成年人站在上面，它也依旧稳固，几乎没有发生形变。水泥气凝胶有着非常优异的疏水性能，不管是水、咖啡或是其他液体，滴在表面，水珠就像在荷叶上一样跳跃滚动，不会附着染色。哪怕是强酸、强碱也不会对它造成腐蚀。由于高孔隙率和均匀的层状结构，水泥气凝胶具有良好的隔热性能，其导热率低至0.020W/(m·K)。记者用1200多度的喷射火焰对着它喷上十几秒，手贴在1.5厘米的气凝胶薄板后面，几乎感觉不到温度的变化。如果我们的房屋采用这种材料作为保温层，就可以减少热传导，把空调或暖气的能耗降低一半左右。水泥气凝胶的三维层状结构具有易于控制结构孔隙率和曲折度的优势，可以实现良好的隔声效果。
新型高效的气凝胶隔热材料是目前最优的节能隔热新材料，是助力实现“双碳”目标的节能降耗新材料。
水泥气凝胶不仅性能优越，解决了传统建筑材料高力学性能和高隔热性的矛盾，而且成本低。东南大学材料科学与工程学院院长佘伟表示：这种气凝胶它的主要成分是价格低廉的水泥，所以它的成本只有常规气凝胶的二十分之一，未来它在建材领域将会有着非常广阔的应用前景。
信息来源：央视新闻、东南大学学报、材料研究。
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