新型建筑隔熱保溫材料的研究進(jìn)展及應(yīng)用

許增賢 姜?jiǎng)倬?邢瀟文 李虎

（1.山東省濰坊市建筑業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，山東 濰坊 261000；2.山東中陽(yáng)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)集團(tuán)有限公司，山東 壽光 262700；3.濰坊市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東 濰坊 261000；4.濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

當(dāng)今，全球保溫隔熱材料正朝著高效、節(jié)能、薄層、隔熱、防水一體化方向發(fā)展，我國(guó)目前城鄉(xiāng)既有建筑面積430億m，具備節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的還不到5%，在“十二五”期間，建筑節(jié)能建筑總面積累計(jì)超過(guò)21.6億m，其中新建建筑面積16億m，既有建筑改造5.6億m。預(yù)計(jì)到2020年，全國(guó)建筑總能耗將達(dá)到節(jié)能65%。按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)至少將會(huì)有130多億m建筑需要進(jìn)行建筑節(jié)能改造，這一空前巨大的市場(chǎng)必將沖擊保溫材料行業(yè)。因此，新型建筑保溫材料的研制與應(yīng)用越來(lái)越受到世界各國(guó)的普遍重視。

1 保溫隔熱材料研究進(jìn)展

1.1 二氧化硅

二氧化硅氣凝膠具有獨(dú)特微觀納米結(jié)構(gòu)使其具有低密度、高比表面積和高孔隙率的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使其在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)等方面均有獨(dú)特的優(yōu)良性質(zhì)，可應(yīng)用于高效隔熱保溫材料、聲阻抗耦合材料、低介電絕緣材料等，其中高效隔熱保溫材料的應(yīng)用較為廣泛。二氧化硅在保溫隔熱領(lǐng)域的主要應(yīng)用產(chǎn)品形式有兩種，二氧化硅顆粒和二氧化硅膠氈。對(duì)二氧化硅的改性成為近幾年研究的熱點(diǎn)Sohrab AlexMofida等等構(gòu)造了具有空心結(jié)構(gòu)的二氧化硅納米球（HSN），這種空心結(jié)構(gòu)能夠顯著降低導(dǎo)熱系數(shù)，HSN的導(dǎo)熱系在20～90 mW/（mK）之間。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究HSN的熱性能與相應(yīng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù)關(guān)系，如內(nèi)孔徑、孔隙率、殼厚度和構(gòu)成HSN殼的二氧化硅納米顆粒的尺寸。合成尺寸小于100nm的二氧化硅納米球，如圖1所示，其熱導(dǎo)率值降低到20mW/（mK）以下。此外，研究團(tuán)隊(duì)還還深入討論HSN機(jī)理和合成方法，以及反應(yīng)參數(shù)對(duì)HSN結(jié)構(gòu)特征的影響。

圖1 SEM圖像顯示了由（a）4mL、（b）5mL、（c）7mL和（d）15mL正硅酸乙酯制備的測(cè)量納米二氧化硅顆粒，在PS模板周圍形成單到雙分子層，平均粒徑（a）34納米、（b）54nm、（c）67nm和（d）104nm。

XiangZhang等人制備了莫來(lái)石纖維/莫來(lái)石晶須的多尺度結(jié)構(gòu)，并將其用于增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠，實(shí)現(xiàn)了莫來(lái)石晶須在莫來(lái)石纖維上的成功生長(zhǎng)，其長(zhǎng)度為5～10μm，直徑約為100nm。莫來(lái)石纖維/莫來(lái)石晶須/硅氣凝膠具有介孔結(jié)構(gòu)，比表面積高達(dá)916.67m/g，同時(shí)具有0.034w/（m·K）的低導(dǎo)熱系數(shù)和0.270g/cm的低密度。由于莫來(lái)石晶須的引入也提高了復(fù)合材料的強(qiáng)度，其壓縮應(yīng)力為1.32MPa（30%壓縮應(yīng)變），比空白樣品提升187%，同時(shí)保持了88.5%的高回彈率，具有輕質(zhì)、隔熱、抗壓彈性等性能，其顯示出巨大的前景。如圖2所示用不同濃度的Al（N0）溶液制成的多尺度莫來(lái)石纖維/莫來(lái)石晶須結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)。

圖2 （a）0 mol/L，（b）0.1 mol/L，（c）0.3 mol/L，（d）0.5 mol/L

DongzhiTao等研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)靜電紡絲制備了絕熱中空二氧化硅/聚丙烯腈（Si0-PAN）纖維納米復(fù)合膜，空心二氧化硅以正硅酸乙酯為硅源，水熱碳球?yàn)槟０逯苽淝?。PAN纖維納米復(fù)合膜的隔熱性能通過(guò)空心二氧化硅球降低了纖維納米復(fù)合膜的固體導(dǎo)電性。該復(fù)合纖維納米復(fù)合膜具有柔韌性，其最佳導(dǎo)熱系數(shù)為16mW/（m）·K），保持良好的隔熱性能，并在硅油處理后變得疏水。如圖3所示，經(jīng)過(guò)疏水處理后的纖維復(fù)合膜相片，該膜為今后隔熱材料的發(fā)展提供了新的思路。

圖3 酒精燈上方經(jīng)過(guò)疏水處理的纖維納米復(fù)合膜的照片

ZhiLi等人在常壓干燥條件下，成功制備了芳綸纖維增強(qiáng)二氧化硅氣凝膠隔熱復(fù)合材料（AF/氣凝膠）。微觀結(jié)構(gòu)表明，芳綸纖維作為支撐骨架鑲嵌在氣凝膠基體中。FT-IR表明，AF/氣凝膠是芳綸纖維與氣凝膠基體之間的物理結(jié)合，所制備的AF/氣凝膠的導(dǎo)熱系數(shù)極低，為0.0227±0.0007 W·m·K，纖維含量為1.5%～6.6%。由于芳綸纖維的柔軟性、低密度和優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度以及纖維分布的層狀結(jié)構(gòu)，使得AF/氣凝膠呈現(xiàn)出良好的彈性和柔韌性。同時(shí)具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，TG-DSC表明其熱分解溫度高達(dá)290℃左右，AF/氣凝膠在保溫領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。

Md AbdulMumin等人通過(guò)介孔反相微乳液技術(shù)在CdS-ZnS量子點(diǎn)（QDs）核上生長(zhǎng)二氧化硅殼層，實(shí)現(xiàn)殼層厚度的精準(zhǔn)控制，然后通過(guò)微型雙螺桿擠出機(jī)將這些介孔二氧化硅納米顆粒（MSN）與EVA顆粒進(jìn)行熔融共混，并壓制成濃度可變、厚度可控的薄膜。結(jié)果表明，此類介孔二氧化硅MSN的紅外和熱波性能與市售二氧化硅添加劑相比，即使在較低濃度下，EVA透明膜中的條帶保留率也較高。并且MSN增強(qiáng)了量子點(diǎn)的量子產(chǎn)率和光穩(wěn)定性，提高了可見(jiàn)光透過(guò)率，能夠阻止下一代太陽(yáng)能涂層紫外線透過(guò)。圖4為CdS-ZnS量子點(diǎn)和介孔二氧化硅納米顆粒SEM圖。本研究提供了一種新的、簡(jiǎn)單的方法，通過(guò)在聚乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）薄膜中使用介孔二氧化硅/量子點(diǎn)納米顆粒來(lái)控制這種熱損失。

圖4 （a）CdS-ZnS量子點(diǎn)（b）介孔二氧化硅納米顆粒（MSN），（c-e）CdS-ZnS量子點(diǎn)在氯仿中以不同的量子點(diǎn)負(fù)載濃度封裝在介孔二氧化硅中的透射電子顯微鏡圖像；（c）濃度分別為1mg/mL，（d）2mg/mL和（e）5mg/mL，（f）在EVA膜中裝載MSNs封裝的量子點(diǎn)；（g）CdS-ZnS量子點(diǎn)，（h）MSNs封裝量子點(diǎn)和（i）MSNs封裝量子點(diǎn)的粒度分布。

開(kāi)發(fā)納米多孔隔熱材料是解決能源消耗問(wèn)題的有效方法。JinpengFeng等人通過(guò)穩(wěn)態(tài)法，采用新型干法成型技術(shù)制備氣相二氧化硅隔熱復(fù)合材料，并采用保護(hù)熱板法測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)。結(jié)果表明，該復(fù)合材料具有優(yōu)異的隔熱性能，提高熱穩(wěn)定性能的同時(shí)電導(dǎo)率為0.0205 W/mK。通過(guò)使用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析，如圖5所示，纖維表面由12μm厚的氣相二氧化硅顆粒層改性，從而減少了固體傳熱，然而在500°C下隔熱性能迅速下降，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到0.119 W/mK?；谶@個(gè)問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)建立傳熱模型來(lái)解釋這種復(fù)合材料的微納米尺度傳熱機(jī)制。結(jié)果表明，在100℃時(shí)，氣固耦合導(dǎo)熱系數(shù)占78.3%，但僅為0.015 W/mK。隨著工作溫度的升高，輻射傳熱逐漸占據(jù)總傳熱的主導(dǎo)地位，在500°C時(shí)，輻射熱導(dǎo)率達(dá)到0.101 W/mK，約占總熱導(dǎo)率的93.3%。因此，輻射傳熱的增加是高溫下隔熱性能下降的主要原因。此外，該團(tuán)隊(duì)研究了不同溫度下纖維質(zhì)量比對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響。將經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果表明，傳熱模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，平均誤差僅為4.78%。

圖5 氣相二氧化硅基隔熱復(fù)合材料的FESEM圖像

1.2 二氧化釩

二氧化釩（V0）是一種具有相變特性的過(guò)渡金屬氧化物，能在68℃的相變溫度點(diǎn)發(fā)生高溫金屬相和低溫半導(dǎo)體相的可逆轉(zhuǎn)變，同時(shí)伴隨著電阻率、磁化率和光透過(guò)率的突變?；谄湎嘧兲匦?，二氧化釩可用作一種優(yōu)良的熱致變色材料。目前隨著各國(guó)對(duì)建筑節(jié)能的日益重視，二氧化釩材料在隔熱控溫領(lǐng)域的應(yīng)用已成為了研究的熱點(diǎn)。

二氧化釩作為一種新型熱致相變材料，在相變過(guò)程中紅外透過(guò)率發(fā)生顯著變化，是熱致變色智能領(lǐng)域潛在應(yīng)用的優(yōu)良材料。提高V0的光學(xué)調(diào)制能力和耐久性是應(yīng)用的關(guān)鍵。Zhouzhou Zhua等研究團(tuán)隊(duì)利用納米研磨機(jī)制備了三種乙醇分散液：?jiǎn)涡盫0、摻鎢二氧化釩（WV0）和二氧化硅包覆摻鎢二氧化釩（WV0@Si0），并以聚乙烯醇縮丁醛為成膜劑，采用刮削法制備V0復(fù)合功能膜，如圖6所示為鎢摻雜二氧化釩薄膜制備工藝。通過(guò)紫外光照射法初步評(píng)估制備的復(fù)合功能膜在交替加熱和冷卻循環(huán)中調(diào)節(jié)光的能力以及抵抗活性降低的能力。結(jié)果表明，與純相V0薄膜相比，摻鎢薄膜可以顯著提高復(fù)合薄膜的光調(diào)制性能和耐用性。此外，Si0表面包覆結(jié)合引入抗氧化劑也有助于顯著改善復(fù)合膜的光學(xué)性能和穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)65次高溫和低溫處理后，制備的復(fù)合膜在1500 nm處保持49.7%的紅外調(diào)制效率，可見(jiàn)光透射率超過(guò)60%，顯示出優(yōu)異的智能熱變色性能、循環(huán)穩(wěn)定性，本研究有望為制備穩(wěn)定的V0納米材料及其在智能薄膜中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

圖6 鎢摻雜二氧化釩改性方法及薄膜制備工藝

XinpengZhao等人開(kāi)發(fā)易于安裝的節(jié)能窗戶改造材料，對(duì)降低建筑物的熱負(fù)荷和冷負(fù)荷非常重要。該團(tuán)隊(duì)提出一種可見(jiàn)的透明隔熱膜，以減少通過(guò)窗戶的能量損失。通過(guò)將絕緣體-金屬相變二氧化釩（V0）納米顆粒嵌入超低導(dǎo)熱氣凝膠膜中，這種熱致變色膜的隔熱性能顯著提高太陽(yáng)能傳輸效率，并且可以根據(jù)環(huán)境條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換，如圖7所示，同時(shí)該團(tuán)隊(duì)也建立耦合的熱傳導(dǎo)和太陽(yáng)輻射傳熱模型，以評(píng)估如薄膜厚度、納米顆粒大小和濃度等對(duì)所制備薄膜的熱性能和光學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，3.0mm厚的薄膜可以獲得約3.0w/（mK）的低U值和高的透光率＞60%，太陽(yáng)能調(diào)制能力約20%。這種薄膜能夠通過(guò)減少能量損失、改善熱舒適性、避免寒冷氣候下的濕氣凝結(jié)和炎熱氣候下的過(guò)熱，改善了單窗格玻璃的性能，在建筑外層幕墻玻璃具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

圖7 由熱致變色V02氣凝膠混合（VAH）改裝膜覆蓋的單窗格玻璃的示意圖

（a）熱傳遞和太陽(yáng)輻射在覆蓋VAH膜的窗格玻璃上傳遞圖示。

（b）V0氣凝膠混合膜的結(jié)構(gòu)。采用超低導(dǎo)熱系數(shù)的透明氣凝膠膜來(lái)減少導(dǎo)熱損失。將隨機(jī)分散的金屬-絕緣體相變V0納米顆粒包裹在氣凝膠中，以便根據(jù)環(huán)境溫度和太陽(yáng)輻照度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)太陽(yáng)能傳輸。

1.3 中空玻璃微球

中空玻璃微球（微球）是一種中空密閉的正球形、粉沫狀的超輕質(zhì)填充材料，外觀為灰白或者灰色。密度在0.12～0.60g/cm，粒徑為15～135um。具有重量輕、體積大、導(dǎo)熱系數(shù)低、分散性、流動(dòng)性、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，此外還具有絕緣、自潤(rùn)滑、隔音隔熱、耐腐蝕、防輻射、無(wú)毒等優(yōu)異性能，加入到基體樹(shù)脂中可有效降低材料密度而不過(guò)多降低材料的壓縮強(qiáng)度，并且能夠賦予此類復(fù)合材料優(yōu)異的隔熱性能。

JintaoSun等團(tuán)隊(duì)分別以玻璃纖維、WPU和HGM為骨架材料、粘合劑和絕緣填料制備玻璃纖維織物/中空玻璃微球（HGM）-水性聚氨酯（WPU）紡織復(fù)合材料，以研究HGM對(duì)玻璃纖維織物隔熱性能的影響。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）、拉伸測(cè)試儀、熱常數(shù)分析儀和紅外熱成像儀分別測(cè)定了材料的橫截面形態(tài)、機(jī)械性能、導(dǎo)熱性和隔熱性能。如圖8所示GM/WPU的不同體積比對(duì)熱穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，當(dāng)HGM與WPU的體積比為0.8時(shí)，添加HGM可顯著提高紡織復(fù)合材料的隔熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)降低45.2%。該復(fù)合材料在外界溫度為70℃時(shí)，內(nèi)層能夠達(dá)到17.74℃，具有非常好的隔熱性能，同時(shí)該復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度從14.16 MPa提高到22.14 MPa。該研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的空心玻璃微球（HGM）是提高絕熱材料高能的有效途徑。

圖8 HGM/WPU的不同體積比對(duì)熱穩(wěn)定性的影響。隨著HGM體積分?jǐn)?shù)的增加，紡織復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)降低。當(dāng)體積比為0.4和0.8時(shí)，紡織復(fù)合材料的熱導(dǎo)率值分別為0.1411和0.1154 W/（m·K），與不含HGM的材料（0.2104 W/（m·K））相比，分別降低了32.9%和45.2%。

DaweiZhang等人構(gòu)建了基于中空玻璃微球（HGMs）的雙層隔熱涂層，并研究顆粒尺寸對(duì)阻隔性能和隔熱性能的影響。改該配方是由水性雙層涂料組成，主要包含環(huán)氧酯底漆和含HGM的硅丙面漆組成，如圖9所示。將不同尺寸的HGM（20μm、40μm、60μm）浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5 wt%NaCl溶液中28d，再進(jìn)行450 h的耐鹽霧實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)電化學(xué)阻抗譜評(píng)估涂層的阻隔性能，研究結(jié)果表明HGMs的加入能夠降低涂層的阻隔性能，因?yàn)楫a(chǎn)生了顆粒/樹(shù)脂的界面，便于水滲透。在含HGMs的涂層中，由于顆粒密度較低，尺寸較大的HGMs顯示出相對(duì)良好的阻隔性能。平衡溫較低表明，含有顆粒尺寸較小的HGM的涂層具有較高的隔熱能力，因此HGMs可用于開(kāi)發(fā)耐刮擦和耐沖擊涂層。

圖9 二氧化鈦膠體在HGM表面的涂層和生長(zhǎng)示意圖

基于中空玻璃微球在建筑節(jié)能和工業(yè)保溫方面具有巨大的潛力。JieLong等人采用溶膠-凝膠法在乙酸-乙醇溶液中制備出銳鈦礦型Ti0改性的HGMs。結(jié)果表明，HGMs的改性能夠極大地影響Ti0薄膜的負(fù)載和微觀結(jié)構(gòu)，通過(guò)添加乙醇和Ti0涂層可以精確控制Ti0的負(fù)載量。該團(tuán)隊(duì)提出了HGM表面Ti0的機(jī)理，氫鍵和靜電力的協(xié)同作用導(dǎo)致HGMs和Ti0溶膠在pH值為3.5時(shí)緊密結(jié)合。同時(shí)該團(tuán)隊(duì)研究了不同Ti0負(fù)載率對(duì)反射和隔熱性能的影響。結(jié)果表明，整個(gè)涂層含有15.9%的Ti0的HGMs的近紅外反射率為96.27%，且涂覆在鋁板的內(nèi)表面溫度能夠降低22.4℃，Ti0/HGM復(fù)合材料具有優(yōu)異的太陽(yáng)能反射和隔熱性能，因此在外墻和屋頂施工中具有潛在的應(yīng)用前景。

1.4 二氧化鈦

二氧化鈦是一種白色顏料，為無(wú)色無(wú)味的粉體，它具有無(wú)毒，紫外線屏蔽高，遮光指數(shù)高，對(duì)光的散射能力強(qiáng)。以二氧化鈦為主要填料的隔熱材料可以顯著屏蔽太陽(yáng)熱輻射熱量，與傳統(tǒng)的降溫方法相比，不需要消耗能量就能夠有效降低太陽(yáng)底下物體的表面溫度，從源頭上組織熱量向物體內(nèi)部的傳遞，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能降溫的目的。

Yan Bao等人以鈦酸四丁酯（TBT）為原料，無(wú)水乙醇為溶劑，通過(guò)無(wú)模板溶劑熱法制備出空心Ti0微球，如圖10所示，該空心微球的制備工藝，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度，實(shí)現(xiàn)精確控制空心Ti0微球的形貌?；趯?shí)驗(yàn)結(jié)果，空心Ti0的形成過(guò)程包括三個(gè)步驟：TBT水解后在高溫高壓下在乙醇中進(jìn)行醚化反應(yīng)形成Ti（0H）團(tuán)簇，然后Ti（0H）團(tuán)簇組裝成實(shí)心球，以及實(shí)心Ti0球轉(zhuǎn)化成空心Ti0球。此方法制備的空心Ti0球具有良好的隔熱和熱反射性能。

圖10 具有空心結(jié)構(gòu)的Ti02球的形成過(guò)程示意圖

圖11 180°C熱反應(yīng)12h后二氧化鈦微球的SEM圖像

AshwiniNawade等研究人員在室溫下通過(guò)濺射生長(zhǎng)銅（Cu）和二氧化鈦（Ti0）的方法制備了透明太陽(yáng)能散熱膜應(yīng)用于節(jié)能智能窗。該團(tuán)隊(duì)研究了沉積態(tài)超薄Ti0/Cu/Ti0多層膜的性能，多層膜的可見(jiàn)光透射率取決于Ti0層的晶體質(zhì)量，通過(guò)原位納米晶工程優(yōu)化了濺射的Ti0薄膜，提高了納米Ti0的結(jié)晶度。透明熱調(diào)節(jié)（THR）涂層在室溫下對(duì)可見(jiàn)光的透射率為70%以上，在1200 nm處的紅外反射率為60%。利用光學(xué)表征、X射線衍射（XRD）、高分辨率透射電子顯微鏡（HR-TEM）和原子力顯微鏡（AFM）分析了Ti0的結(jié)晶度和多層結(jié)構(gòu)，此研究成果已成功應(yīng)用于節(jié)能智能窗戶。

為了解決從環(huán)境中吸收的紅外熱能引起的過(guò)熱問(wèn)題，YanliQia等人開(kāi)發(fā)一種基于二氧化鈦的制冷材料，即疏水性金紅石型納米Ti0、親水性銳鈦礦型納米Ti0、未改性金紅石型Ti0和未改性銳鈦礦型Ti0，并應(yīng)用于制冷材料，具有較高的太陽(yáng)能反射率和優(yōu)良的隔熱性能。該團(tuán)隊(duì)所選用的復(fù)合樹(shù)脂為聚（丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯）（ASA），具有優(yōu)異的耐候性。通過(guò)研究表明，當(dāng)疏水型金紅石納米Ti0顆粒（5 wt%）加入后ASA/Ti0雜化材料在整個(gè)近紅外光譜中的反射率為45.2%，在整個(gè)太陽(yáng)光譜中的反射率為59.4%，在8～13μm區(qū)域的熱發(fā)射率為0.87，2.5～15μm區(qū)域?yàn)?.86，如圖12所示，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，不同類型二氧化鈦對(duì)溫度變化的影響。高太陽(yáng)反射率和高熱發(fā)射率導(dǎo)致冷卻材料具有優(yōu)異的冷卻性能。同時(shí)，與未負(fù)載的ASA樹(shù)脂相比，顯示出優(yōu)異的冷卻性能。具體而言，在使用太陽(yáng)模擬器進(jìn)行的室內(nèi)溫度測(cè)試中，可觀察到34°C時(shí)最大下降，在自然太陽(yáng)輻射下進(jìn)行室外測(cè)試時(shí)，可達(dá)到10°C的下降。特別是添加疏水性金紅石納米Ti0顆粒的樣品的接觸角為103°，形成疏水表面。此外，在材料具有優(yōu)異的耐候性，滿足戶外使用的嚴(yán)格要求。

圖12 ASA和ASA/Ti02雜化材料的冷卻性能

ZhetaoZhang等人以地質(zhì)聚合物（主要由硅酸鈉溶液和偏高嶺土制成）作為主要成膜材料，添加絹云母粉、滑石粉、二氧化鈦和中空玻璃微球作為填料制備反射隔熱涂層，是一種新的環(huán)保型無(wú)機(jī)涂料，具有良好的保水性、施工工藝簡(jiǎn)單、具有高耐久性、耐臟性、高反射性和顯著的隔熱性能。研究結(jié)果表明，二氧化鈦含量約為12%，空心玻璃微球的產(chǎn)率為6%時(shí)能夠形成高反射隔熱涂層，反射率超過(guò)90%，隔熱性能（內(nèi)外表面溫差）高達(dá)24℃，并且絕緣性能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T25261—2010）。

由于二氧化鈦（Ti0）作為隔熱反射的主要材料，在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)影響膨脹型涂料的性能。ThirumalMariappan等人研究研究Ti0對(duì)水性膨脹涂料隔熱性能的影響，制備了五種膨脹劑，其中Ti0與聚磷酸銨（APP）的重量比不同，包括不含Ti0的涂料作為對(duì)照樣品。采用熱重分析（TGA）和定制的可編程加熱爐分別測(cè)定了膨脹型涂料的熱性能和隔熱性能。利用X射線衍射（XRD）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-0ES）分析了組成。結(jié)果表明，兩種成分（Ti0∶APP）的比例對(duì)膨脹型涂料的性能起著關(guān)鍵作用，稍微過(guò)量的鈦磷化學(xué)計(jì)量原子比（Ti∶P）對(duì)膨脹型涂料具有更好的隔熱性能。

2 隔熱保溫材料的發(fā)展趨勢(shì)

在建筑保溫材料方面，我國(guó)已有20多年的發(fā)展史，而且在研制以及生產(chǎn)方面都取得了一定的成果，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然有很大的差距。隨著我國(guó)對(duì)節(jié)能減排的大力提倡，建筑保溫材料也會(huì)得到迅速的發(fā)展。

2.1 向輕質(zhì)化發(fā)展

建筑保溫材料的隔熱性能與其密度成反比，而且，輕質(zhì)的保溫材料可以減少地震作用下結(jié)構(gòu)所受的作用力。因此隨著我國(guó)房屋體系的不斷發(fā)展，建筑保溫材料也必然會(huì)向輕質(zhì)化方向發(fā)展。

2.2 向綠色化方向發(fā)展

綠色化建筑材料是建筑業(yè)發(fā)展的一個(gè)方向。綠色化包括材料來(lái)源綠色化、生產(chǎn)加工過(guò)程綠色化、產(chǎn)品的使用過(guò)程綠色化以及產(chǎn)品功能失效以后的回收再利用綠色化。例如目前的有機(jī)質(zhì)發(fā)泡保溫材料采用綠色植物纖維代替氟利昂作為保溫材料。

2.3 功能多樣化方向發(fā)展

每種建筑保溫材料都有各自的特點(diǎn)，例如無(wú)機(jī)保溫材料強(qiáng)度高、耐高溫但不利于機(jī)械化生產(chǎn)而且吸水率很高；有機(jī)保溫材料保溫隔熱性能優(yōu)異，但容易老化并且強(qiáng)度很低，存在著一定的防火安全隱患。復(fù)合型保溫材料能夠?qū)⒂袡C(jī)保溫材料和無(wú)機(jī)保溫材料進(jìn)行很好的融合，發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)各自的不足之處。

2.4 透明保溫材料

目前國(guó)內(nèi)比較常用的透明保溫材料包括氣凝膠、玻璃纖維保溫材料、聚丙烯酸泡沫塑料、聚碳酸醋蜂窩塑料。其中，前兩類屬于無(wú)機(jī)保溫材料，后兩類屬于有機(jī)保溫材料。透明保溫材料適用于溫帶或者寒冷的地區(qū)中有強(qiáng)烈太陽(yáng)光照射的區(qū)域，當(dāng)日照不夠的時(shí)候，透明保溫材料能夠有效保持室內(nèi)的熱量；當(dāng)日照充裕的時(shí)候，透明保溫材料又直接通過(guò)太陽(yáng)輻射吸收熱量傳遞到室內(nèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家有關(guān)節(jié)能降耗政策和法規(guī)的出臺(tái)以及建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，加強(qiáng)新型建筑節(jié)能材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)。目前，應(yīng)用的外墻保溫技術(shù)及節(jié)能材料由于本身存在的缺點(diǎn)不能被廣泛推廣，只有在推廣外墻保溫技術(shù)的同時(shí)，大力發(fā)展新型外墻節(jié)能保溫材料，才能真正地實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能，并且實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、薄層、隔熱、防水一體化發(fā)展。