气凝胶 是"固态烟雾",也是目前已知导热系数最低的固体材料。但气凝胶涂料 ≠ 气凝胶粉体,真正的气凝胶涂料需要将疏水蓬松的气凝胶粉体驯服为可施工的水性膏体材料,实现气凝胶在建筑、工业等领域的广泛应用。涂王科技深耕气凝胶涂料技术,为您揭开气凝胶的真实面貌。
任何以极少量固相原子为三维骨架,围构出海量的纳米空气腔(纳米孔隙占空间比达 90% 以上)的超轻固体材料均叫气凝胶。以二氧化硅原子为固相骨架的气凝胶就叫二氧化硅气凝胶,还有氧化铝气凝胶、碳化硅气凝胶、高分子气凝胶等。
气凝胶的隔热性能本质上由 纳米孔隙率 决定。干密度越小,孔隙率越高,材料中空气(纳米空腔)占比越大,导热系数越低。无孔隙密实二氧化硅的密度为 2.2 g/cm³,而优质高孔隙二氧化硅气凝胶干密度可低至 0.05~0.1 g/cm³,孔隙率超过 90%,导热系数可低至0.0093~0.012W/m·K。
| 干密度 (g/cm³) | 孔隙率 (%) | 隔热性能等级 | 典型导热系数 (W/m·K) |
|---|---|---|---|
| ≤ 0.10 | ≥ 95.5 | 纯气凝胶浆料 | ≤ 0.012 |
| 0.10~0.20 | 91~95 | 优级(涂王级产品) | 0.012~0.033 |
| 0.20~0.25 | 89~91 | 良级(高品质产品) | 0.033~0.049 |
| 0.25~0.30 | 86~89 | 次级(普通产品) | 0.049~0.068 |
| ≥ 0.30 | < 86 | 非气凝胶属性 | > 0.068 |
固含量越高,干密度越大,隔热性能越差。
| 固含量 (%) | 湿密度 (kg/L) | 总质量 (kg) | 干质量 (kg) | 干密度 (g/cm³) | 孔隙率 (%) | 导热系数 (W/m·K) | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 | 0.5 | 0.5 | 0.05 | 0.05 | 97.73 | 0.00939 | 高端气凝胶浆料 |
| 30 | 0.5 | 0.5 | 0.15 | 0.15 | 93.18 | 0.02044 | 高端纯气凝胶涂料 |
| 50 | 0.5 | 0.5 | 0.25 | 0.25 | 88.64 | 0.04869 | 普惠级气凝胶涂料 |
| 80 | 0.5 | 0.5 | 0.40 | 0.40 | 81.82 | 0.11712 | 伪气凝胶涂料 |
| 99.99 | 0.5 | 0.5 | 0.50 | 0.50 | 77.27 | 0.17696 |
相同浓稠度下,湿密度越低,代表轻质气凝胶成分越多,隔热性能越好。
| 类别 | 编号 | 湿密度 (g/L) | 固含量 (%) | 气凝胶含量 | 水 | 树脂 | 干密度 (g/cm³) | 孔隙率 (%) | 导热系数 (W/m·K) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 他品"气凝胶"涂料 | G | 700 | 60 | 微含或不含 | 含 | 含 | 0.42 | 80.91 | 0.12817 |
| F | 600 | 55 | 低含量 | 含 | 含 | 0.33 | 85.00 | 0.08178 | |
| E | 500 | 49 | 中含量 | 含 | 含 | 0.245 | 88.86 | 0.04692 | |
| 涂王气凝胶涂料 | D | 450 | 46 | 高含量 | 含 | 含 | 0.207 | 90.59 | 0.03463 |
| C | 400 | 42 | 含 | 含 | 0.168 | 92.36 | 0.02435 | ||
| B | 350 | 38 | 超高含量 | 含 | 含 | 0.133 | 93.95 | 0.01724 | |
| A | 300 | 34 | 含 | 含 | 0.102 | 95.36 | 0.01268 | ||
| 涂王浆料 | H | 250 | 29 | 纯气凝胶浆料 | 含 | 不含 | 0.0725 | 96.68 | 0.01007 |
| 固态气凝胶 | I | 50~100 | 100 | 纯固态气凝胶 | 不含 | 不含 | 0.05~0.10 | 95~98 | 0.0094~0.0125 |
固态气凝胶是神奇的超级隔热材料,气凝胶本义为内部充满气体的固态凝胶。 而水性涂料为液相,用普通材料制备一款涂料几乎无技术门槛,但气凝胶完全不一样——即便气凝胶添加量一样,不同技术出来的质量天差地别。因而,叫"气凝胶"的涂料不等于具备显著气凝属性的涂料。
不是所有气凝胶涂料都叫涂王! 以下四级技术分级,帮您看清市场真相:
这是最低级的手法——完全不含气凝胶,仅凭名字和包装进行销售。
实际气凝胶含量极低,靠堆砌重质填料撑起固含量数值,隔热性能大打折扣,成为99.99%的冤大头。
密度比真气凝胶大几倍,吸水吸湿性大,不能泡水;
单次施工要很薄,搅均后稀得与水一样,体积缩50%以上。
但不妨碍宣传为 "航天级气凝胶""疏水气凝胶"——因为用了航天级气凝胶同源的"气凝胶粉体"。
1 年即失效,但 不妨碍成为市场上"物美价廉气凝胶涂料"。
鉴别方法: 用火一烤明显收缩的就是"李鬼"——塑料泡沫遇热收缩,真气凝胶不会。
🧐 当一个个消费者被满屏的 "冠军"、"背书"、"专业"、"好评"、"精致描述"、"参数堆砌" 以及 "昂贵" 或 "物美价廉" 收买后,到手的却是清一色的伪劣产品。
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实情: 当下电商环境,虚夸无上限,添加了0.01%的AG也敢宣传为“99.99%超高纯度气凝胶”。半导体、特种催化等应用才可能用到贵十几倍或几十倍的99.99%超高纯度气凝胶。而在万能平台能随手买到99.99%超高纯度气凝胶……服服服!
商家宣传"高固含"恰恰暴露了产品中重质填料多、气凝胶少。
鉴别方法: 用火一烤,明显收缩的就是"李鬼"——塑料泡沫遇热收缩,真气凝胶则不会。
干密度越小,代表气凝属性越强。干密度是大是小,一般可以从湿密度反应出来——同样是建筑涂料,湿密度越小,往往干密度越小(前提是:厚施工不易开裂,收缩率小的厚涂施工才不易开裂)。
当然:浅浅一桶市场他品,相比满满一桶涂王气凝胶,前者轻不是湿密度低而是技术差或偷工减料。
涂王气凝胶特色: 满满一桶,湿密度小(如低于 0.45 g/cm³),可厚涂施工不易开裂,具疏水性魔力重现。
- ▸ 湿密度极低 — 甚至低于某些产品的干密度,且为浓稠膏体,越搅拌越蓬松(如羽绒般蓬松)。
- ▸ 干密度超级小 — 接近固态气凝胶(0.1~0.2g/cm³),干后收缩小,厚涂不开裂。
- ▸ 疏水魔力重现 — 内部强疏水,表面半疏水,长久防水防腐防潮防凝露,寿命延长数倍。
- ▸ 施工性优异 — 质地均匀不分层,抹批喷涂俱佳,可替代底漆+腻子+面漆,省时省力。
- ▸ 超级环保 — 远超传统室内材料,不含VOC与甲醛,净化室内空气。
注意: 固含量为 1~5%,如果固含量 10% 以上,制备出的就是廉价固态气凝胶——这在气凝胶涂料上同样成立:固含量越高,气凝属性越弱越差越廉价。
背景:消费者总是迫切想知道气凝胶含量,认为气凝胶含量高一定好这没有错。问题就在:就好比买蜂蜜,都知道纯蜂蜜就是好,但商家告诉你是100%纯蜂蜜就真是100%纯蜂蜜?1克羊奶不含同样可以按纯羊奶粉卖给消费者。因为普通消费者很难辩认,气凝胶涂料也是这样的困境,但对不良商家而言正是大好混水摸鱼时期,用“99.99%超高纯度气凝胶”“80%高固含量”这些纯虚构概念或指标来吸眼球,不少消费者掉坑了(买了劣质“气凝胶”涂料)却挥然不知…
1. 气凝胶原料分三六九等,技术分三六九等,更重要的是:商家说含量是多少就是多少,是真含还是假含,与燕窝\驴皮阿胶\蜂密等一样,普通消费者很难分辩出来。
遇见涂王科普一招解决:含量是高是低一比较便知。比较对象:二款理想型的纯气凝胶涂料(成份仅含:纯AG+树脂+水)与一款固态气凝胶,数据如下:
纯AG涂料方案一(用普通气凝胶原料): 纯气凝胶粉体1升(100克)+ 树脂100克(干重50克)+水100克(干重0) (此款涂料指标为:湿密度0.3g/ml 干密度0.15g/cm³,固含量50%,孔隙率93.18%,导热系数0.020438W/m·K)。
纯AG涂料方案二(用优质气凝胶原料): 纯气凝胶粉体1升(50克)+ 树脂100克(干重50克)+水100克(干重0) (此款涂料指标为:湿密度0.25g/ml 干密度0.1g/cm³,固含量40%,孔隙率95.45%,导热系数0.012448W/m·K)。
纯固态气凝胶方案(原料):用5%硅溶胶 经凝胶、老化、溶剂置换、超临界干燥制成 (纯固态气凝胶蓝烟指标为:湿密度 无 , 干密度0.05g/cm³,(硅溶胶)固含量5% , 孔隙率97.73%,导热系数0.0093935W/m·K) 气凝胶含量为多少?
方案一(普通级纯气凝胶涂料): AG含量(湿)=100/300*100%=33.33% AG含量(干)=100/150*100%=66.67%
方案二(优高级纯气凝胶涂料): AG含量(湿)=50/250*100%=20% AG含量(干)=50/100*100%=50%
成份说明:优质气凝胶原料干密度0.05g/cm³,普通气凝胶原料干密度0.1g/cm³,我们按普通AG干密度0.1g/cm³为参考,不管涂料除了气凝胶成份还加了任何别的成份,只要干密度能做到0.1g/cm³我们就视应认为这是纯复合气凝胶(不违背气凝胶的定义)
但实际应用中,气凝胶涂料必添加水性树脂(密度与差不多),一般固含量为50%(即100g树脂干后固态物为50g)。上两纯AG涂料方案中均1升涂料仅加树脂100克(干后还有50克),而实际应用中树脂添加量一般会超过此值,同时不同技术还可能加到这填料那填料。 如果选用优质气凝胶粉体,成份中的AG质量值
结论:优质气凝胶涂料中AG含量超过30%在物理上不可行。(低廉劣质高密度AG粉体或假气凝胶填料除外)
一称干密度: 干后超级轻,密度越轻气凝属性越强(优级<0.2g/cm³)。
二测疏水性: 涂层表面用手指摩擦几下水滴上去成珠状滚落,不渗透。
三看施工性: 质地均匀不分层,厚涂不开裂。
四问价格: 气凝胶原料昂贵,超低价产品不可能含足量气凝胶。
五火烧测试: 取少量干样用火炙烤,塑料泡沫冒充的"李鬼"会明显收缩,真气凝胶不会。
任一款涂料,(为减少重料用量)加入极轻的AG一定是总固体重量减轻。加的越多重量降得越多。也即AG含量越高,体系固含量一定越低。
1. 湿密度超级低,甚至比他品的干密度还低,且为浓稠膏体,越搅量越多(好比羽绒越敲击越蓬松)。
2. 干密度超级小,接近固态气凝胶,干后收缩小,厚涂不开裂。
3. 干后疏水性魔力重现:内部强疏水,表面半疏水,长久防水防腐防潮防凝露,寿命长几倍。
4. 施工性更好,质地均匀不分层,抹批喷涂俱佳,一道涂王隔热层可直接替代底漆+腻子+面漆。
5. 超级环保,不含VOC与甲醛,比几乎所有传统室内材料都要更加环保。
答:
1. 似乎"体积占比率"是可行的,但气凝胶原料自身也有好有坏,有密度 0.05 的,也有密度 0.3 的。密度为 0.3 的就算体积占比很高,也不代表此款气凝胶涂料隔热性能就好。并且,体积占比高低,消费者也看不出测不出来。
2. 仅在气凝胶原料自身为优质的前提下,体积占比率越高气凝属性越强。体积占比率最直接影响的是干密度。空间 100% 被优质固态气凝胶占据的材料本质就是纯固态气凝胶,天花板级的纯固态气凝胶密度仅约 0.05 g/cm³。
总结:固含量、体积占比率均不能有效直观反映材料的气凝属性是弱还是强。终极核心指标——干密度(可换算为孔隙率)才是您可以安心盯住的指标:越小,气凝属性越强,且人人可自测(没秤的可以手上掂一掂,越轻盈的隔热保温越优,且强度相应会越小)。
答:
确实有用轻质塑料泡沫粉替代无机真气凝胶粉的伪气凝胶涂料,可以做到弹性较好。市场上别处几乎没有用真气凝胶粉能做到高弹的真气凝胶涂料,因而这种"吃不到葡萄说葡萄是酸的是假的"可以理解。并且,商家刚好又可用“固态气凝胶是脆的”来"佐证"自家脆脆无弹性的"气凝胶"才是"真气凝胶"。
真相:纯固态气凝胶(大颗粒)是脆的,这的确是真相。但真正的高端技术真气凝胶涂料的弹性可以做到比伪气凝胶好 N 倍(涂王高弹气凝胶),这也是真相。
机制:纯气凝胶粉是高弹疏水蓬松粉体,蓬松代表的就是高弹性,因而气凝胶涂料的原料天生就是高弹的。市场上大众"气凝胶"无弹性,不是因为此类"气凝胶""更真",而是因为技术还处于低段位,无法复现气凝胶应有的弹性(与不能复现疏水性是同一技术困境)。
涂王气凝胶技术:魔力复现气凝胶原有的疏水性与天然高弹性。
是真是假一试便知:塑料泡沫伪气凝胶在 200℃ 左右炙烤会明显收缩(高温会滴落),而真气凝胶涂料无变化(高温仅树脂碳化,超轻气凝骨料不燃更不滴落)。
答:
1. 在微观孔隙(空腔)保持纳米级的前提下,密度越小,隔热性能越优。当干密度降至 0.05~0.1 g/cm³ 时,材料达到当前人类科技已知的隔热巅峰,导热系数可低至约 0.01 W/(m•K)。
2. 但密度降低的同时,材料强度会随之衰减——当孔隙率超过 95% 时,强度也随之降至极低水平(如纯无机固态气凝胶块轻轻一捏即碎)。
结论: 纳米级孔隙前提下,密度越小隔热越好,但强度越低。两者不可兼得。
注: 同为低强度状态,不同材质体系表现截然不同:
1. 纯无机气凝胶(如二氧化硅固态气凝胶)因刚性骨架,呈脆性特征,手指轻捏即碎;。
2. 高分子复合气凝胶则可通过有机-无机杂化结构,在低密度下呈现柔韧高弹性——如涂王超低密度气凝胶涂料干后柔韧疏水,按压可回弹复原(避免了传统气凝胶“轻而脆”的短板)。
答: 不能。导热系数与强度呈正相关伴生关系。
1. 增强强度的直接途径是提高密度(即增加材料密实度),但这必然降低孔隙率,从而提升固相导热贡献,使导热系数升高。
2. 另一种强化方式是通过微观粒子有序排列(形成晶格结构)来提升强度,但晶格越完整,声子传热效率越高,导热系数同样上升。
结论: 同时要求高强度与极低导热系数,在物理层面存在根本矛盾。
答: 只能寻求两者间的工程平衡,即针对目标需求取得"最优解"。
例如,在墙体或工业设备表面隔热场景中,密度控制在 0.15~0.25 g/cm³ 范围,可在良好绝热性能基础上维持一定强度。
建议:
• 若强度优先,选择密度偏高配方;
• 若绝热优先且强度无硬性要求,选择密度更低配方。
答:
1. 附着力、抗拉强度(或抗压强度)与树脂体系及材料密度强相关。超低密度材料(即超低导热系数材料)难以具备高抗拉或抗压强度。
2. 部分工程同时要求"导热系数 ≤ 0.03 W/(m•K) 且抗拉强度 ≥ 3.0 MPa",此类指标在科学层面难以成立,可能源于某些杜撰标准的技术要求或仅由设计方单方面提出,缺乏实际材料体系支撑。