气凝胶何以成为超级热材料？我们先来看看气凝胶的超级热原理。

图 8 热量传递的三种基本方式

热量有三种基本传递方式：传导、对流和辐射。对于保温材料而言，热传导主要由保温材料中的固体部分来完成；热对流则主要由保温材料中的气体来完成；热辐射的传递不需要任何介质。

1992年，美国召开的国际材料工程大会上提出了超级热材料的概念，指在预定的使用条件下，其导热系数低于"无对流空气"导热系数的热材料。具有纳米孔结构的气凝胶就是典型超级热材料。

图 9 气凝胶与传统热材料导热系数对比

气凝胶的超级热性能基于以下原理：

 “无穷长路径”效应：由于近于无穷多纳米孔的存在，热流在固体中传递时就只能沿着气孔壁传递，近于无穷多的气孔壁构成了近于“无穷长路径”效应，使得固体热传导的能力下降到接近低限。

“零对流”效应：当气凝胶材料中的气孔直径小于70nm时，气孔内的空气分子就失去了自由流动的能力，相对地附着在气孔壁上，这时材料处于近似真空状态，即产生“零对流”效应。

“无穷多遮热板”的效应：由于材料内的气孔均为纳米级气孔再加材料本身低的体积密度，使材料内部气孔壁数日趋于“无穷多”，对于每个气孔壁来说都具有遮热板的作用，因而产生近于“无穷多遮热板”的效应，从而使辐射传热下降到近乎低限。不过在400℃以上高温下使用时，仍然需要加入遮光剂来增强气凝胶对高温红外线的辐射的抵抗。