[科普中国]-热绝缘体

热绝缘体是阻滞热传递的材料，热绝缘体是不良热导体，包括塑胶、木材、软木、玻璃纤维和空气等。绝缘体是指极不容易传导热或电的物体。也叫非导体。热的绝缘体一般有土、气体，橡胶等。电的绝缘体有陶瓷、云母、油脂、橡胶等。

基本介绍绝缘体可以分为热绝缘体和电绝缘体两种，热绝缘体即可以阻止热流动的物质：电绝缘体即可以阻止电荷流动的物质。电绝缘体是相对于导体和半导体而言的。

完全意义上的热绝缘体，根据热力学第二定律是不可能存在的。但是有一些材料，如二氧化硅，就非常接近真正的电绝缘体，从而产生了闪存技术。一种更大类别的材料。如橡胶和很多的塑料等，对于家庭和办公室配线来说都是“完美”的绝缘体，不存在安全性方面的隐患，并且效率也很高。在没有发明出更好的合成物质之前，在大自然的固有物质中，云母和石棉都可以作为很好的热和电绝缘体。

绝热材料在建筑学中，将用于控制室内热量外流的材料称为保温材料；把阻止室外热量进人室内的材料称为隔热材料；保温、隔热材料统称为绝热材料，也是热绝缘体。建筑物选择合适的绝热材料，既可以保证室内有适宜的温度，为人们构筑一个温暖、舒适的环境，从而提高人们的生活质量，又可以减少建筑物的采暖和空调能耗而节约能源。

据统计，具有良好绝热功能的建筑，其能源可节省25%~50%。因此，在建筑工程中，合理选择和使用绝热材料具有重要意义。

绝热材料的类型多孔型对于多孔材料，当热量从高温面向低温面传递时，固相中的导热方向垂直于材料平面；当碰到气孔后，固相导热的方向发生变化，总的传热路线大大增加，从而使传热速度减慢。另外由于气孔壁面存在着温差，也会发生传热，但由于空气的导热率远远小于固体的导热系数，所以热量通过气孔传递的阻力较大，使传热速度大大减缓。

纤维型纤维型绝热材料的传热机理基本上和多孔材料的情况相似。平行于纤维方向的传热量要大于垂直于纤维方向的传热量。

反射型反射型是具有反射性的材料，由于大量热辐射在表面被反射掉，使通过材料的热量大大减少，从而达到了绝热的目的。材料反射率越大，绝热性越好。

材料的导热性材料的导热性是指通过材料本身进行传导热量的一种能力，用导热系数 表示。导热系数 值越小，材料的保温隔热性能就越好。导热系数是评定材料隔热性能的重要指标。

不同的建筑材料具有不同的保温隔热性能。保温隔热性能良好的材料常是多孔的。不同的建筑材料具有不同的保温隔热性能，衡量材料隔热性能的主要指标是导热性1。

影响材料导热性的主要因素材料的性质不同的材料导热系数是不同的，导热系数值以金属最大，非金属次之，液体较小，气体最小。对于同一种材料，内部结构不同，导热系数也不同，一般结晶结构最大，微晶体结构次之，玻璃体结构最小。

表观密度与孔隙特征由于材料中固体物质的导热能力比空气要大得多，故表观密度小的材料，因其孔隙率大，导热系数就小，即导热系数随孔隙率的增大而减小。对于松散纤维状材料，当表观密度低于某一极限时，导热系数反而会增大，这是由于孔隙增大而且互相连通的孔隙大大增多，而使对流作用加强的结果。

温度与湿度材料的导热系数随温度的升高而增大，因为温度升高时，材料固体分子的热运动增强，但这种影响在温度0℃~50℃时并不明显，只有对处于高温或负温下的材料，才考虑温度的影响。

材料吸湿受潮后，其导热系数增大，在多孔材料中最为明显。这是由于受潮后材料的孔隙中有了水分，而水的导热系数 =0.58 W/(m·K)比空气的导热系数 =0.029 W/(m·K)大20倍左右。如孔隙中的水结成冰，冰的导热系数 =2.33 W/(m·K)，则导热率会更大。故绝热材料在应用时，必须注意防水避潮。

热流方向对于各向异性的材料(如木材等纤维质的材料)，当热流平行于纤维方向时，热流受到的阻力小；当热流垂直于纤维方向时，受到的阻力最大。

上述各项因素中以表观密度和湿度的影响最大，因此，在测定材料的导热系数时，必须测定材料的表观密度。至于湿度，多数绝热材料可取空气相对湿度为80%~85%时材料的平衡湿度作为参考值，尽可能在这种湿度条件下来测定材料的导热系数。

在建筑上采用绝热保温材料，能提高建筑物的使用效能，减少基本建筑材料的用量，减轻围护结构的质量，提高建筑施工的工业化程度，大幅度节能降耗，对促进建筑业的发展，缓解能源紧张以及提高人民的居住水平具有重要意义1。

建筑上常用的绝热保温材料常用绝热保温材料的主要组成、特性和应用见表11。

|| || 表1 常用绝热保温材料的主要组成、特性和应用

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所