人类对舒适环境的追求推动了隔热材料的发展。气凝胶与泡沫材料具有密度低、孔隙率高、隔热效果好等优点，目前它们已在隔热领域展现出广阔应用前景。例如，它们可被用于建筑保温、航空航天热防护、新能源电池隔热以及保暖织物等领域。然而，当前各类型的气凝胶与泡沫材料在隔热、防火及力学性能方面仍存在重大缺陷。因此，针对隔热多孔材料的研究，其材料选择与结构设计十分重要。
近期，北京林业大学高强教授和南昆士兰大学宋平安教授基于在高性能气凝胶与阻燃泡沫领域的研究基础，在Advanced Materials期刊上发表题为“Fire-safe Aerogels and Foams for Thermal Insulation: From Materials to Properties”的综述文章。该论文系统总结无机气凝胶/泡沫，有机气凝胶/泡沫与有机-无机杂化气凝胶/泡沫在阻燃防火、隔热及力学性能等方面的研究进展，并着重讨论了各类型材料优势与缺陷。最后，该综述指出当前隔热气凝胶/泡沫材料面临的关键挑战，并提出未来展望。
图 1 隔热气凝胶/泡沫材料的分类、性能及应用
该文章首先介绍了气凝胶/泡沫材料的隔热机理以及阻燃机制。
图 2 气凝胶/泡沫材料的隔热机制示意图
图 3 气凝胶/泡沫材料的阻燃机理示意图
接着，作者分别介绍了无机、有机以及有机-无机杂化气凝胶/泡沫的近期研究进展，并分析总结了这三大类材料在隔热应用上的优缺点。如，无机材料具有天然的防火与耐高温特性，但往往力学性能不佳，弹性较差；有机材料除了具有优异隔热性能，且通过结构设计可展现较高的压缩强度与弹性，但其阻燃性能仍需关注；杂化型气凝胶/泡沫由于结合无机、有机组分的优势，可具备优异的综合性能，如隔热、阻燃、力学弹性等。
图 4 各类型隔热气凝胶/泡沫材料的性能对比
该论文是宋平安教授团队在防火隔热多孔材料领域的最新研究进展之一。近年来，该团队及合作者报道了系列高性能气凝胶材料（Adv. Funct. Mater., 2023, 33, 2306884; Adv. Mater., 2024, 2414896）与制备了系列阻燃涂层用于隔热泡沫（ACS Nano,2021,15, 11667-11680; Matter,2022, 5, 1-22; Adv. Mater., 2024, 2410453）。北京林业大学高强教授和南昆士兰大学宋平安教授为该论文通讯作者，嘉兴大学冯佳冰博士、同济大学博士生马哲文和南昆山兰大学吴建鹏博士为该论文共同第一作者。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202411856
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