隔熱材料是指能夠減少熱量傳遞的一類材料，可以有效減少建筑、機器設備、航空航天器等物體的熱損失，從而提高能源利用效率。熱隔離材料被廣泛應用于建筑、工業、汽車、航空航天等領域，以達到減少能源消耗、降低環境污染等目的。
常見的熱隔離材料有傳統絕熱材料（玻璃纖維、石棉、巖棉、硅酸鹽）和新型絕熱材料（氣凝膠氈、真空板），以及玻璃棉、聚氨酯[zhǐ]泡沫、聚苯板、聚乙烯泡沫、耐火纖維等。
定義
隔熱材料可以分為多孔材料、熱反射材料和真空材料三類。多孔材料利用自身孔隙的隔熱性能來減少熱量傳遞，如泡沫材料、纖維材料等；熱反射材料則通過反射熱量來降低傳熱，如金屬箔或鍍金屬的聚酯、聚酰亞胺薄膜等；而真空絕熱材料則通過利用材料內部的真空阻擋對流來實現隔熱。航空航天工業對隔熱材料的要求較高，除了具備隔熱功能外，還需要具備隔音、減振、防腐蝕等性能。常用的隔熱材料包括泡沫塑料、超細玻璃棉、高硅氧棉、真空隔熱板等。不同的飛行器需要的隔熱材料也不盡相同，比如飛機座艙和駕駛艙內通常采用泡沫塑料、超細玻璃棉、高硅氧棉、真空隔熱板等材料來隔熱。
原理
在建筑物中熱量可以通過傳導、對流和輻射三種方式進行傳遞。
在夏季里瓦屋頂的溫度升高會導致大量的輻射熱進入室內，使室內溫度持續升高，進而使得人們的工作和生活環境變得非常不舒適。
Dike鋁箔卷材的太陽輻射吸收系數（法向全輻射放射率）為0.07，這意味著它吸收的太陽輻射熱量較少。因此鋁箔卷材在建筑物屋頂和墻體的隔熱保溫中被廣泛應用。
沒有隔熱膜的情況下，熱能傳播路徑如下：太陽的紅外線輻射和磁波通過空氣到達瓦片表面——使其溫度上升——瓦片成為熱源放射熱能——再撞擊到現澆屋面使其溫度升高——現澆屋面也成為熱源放射熱能——導致室內環境溫度持續上升。
經過隔熱膜處理的熱能傳播路線為：太陽——紅外線磁波——熱能撞擊瓦片使溫度升高——瓦片成為熱源放射出熱能——熱能撞擊鋁箔使表面溫度升高——鋁箔的放射率很低，放射出的熱能較少——室內環境溫度保持在一個舒適的范圍內。
影響因素
材料類型
隔熱材料的種類和物質構成的不同會導致其導熱系數的不同，不同的隔熱機理也會影響隔熱材料的熱性能。即使對于相同的物質構成的隔熱材料，其內部結構和生產控制工藝的不同也可能導致導熱系數的差異很大。對于孔隙率較低的固體隔熱材料，結晶結構的導熱系數最大，微晶體結構次之，玻璃體結構的最小。但對于孔隙率較高的隔熱材料，氣體(空氣)對導熱系數的影響起到主要作用，固體部分無論是晶態結構還是玻璃態結構，對導熱系數的影響都不大。
工作溫度
各種絕熱材料的導熱系數都會受到溫度的直接影響，當溫度升高時材料的導熱系數也會上升。因為隨著溫度的升高，材料內部的空氣導熱能力和輻射作用也會增強，在溫度為0-50°C的范圍內，這種影響并不顯著，只有在高溫或負溫下的材料才需要考慮溫度的影響。
含濕比率
絕大多數保溫隔熱材料都是多孔結構容易吸濕。當材料吸濕受潮后，導熱系數會增大。在多孔材料中，當含濕率大于5%-10%時，導熱系數的增大最為明顯。這是因為含水分后，水分子的運動將成為主要的傳熱方式，而水的導熱系數比空氣大20倍左右，因此有效導熱系數明顯升高。如果孔隙中的水結成了冰，其導熱系數更大，導致材料導熱系數增大，在應用非憎水型隔熱材料時，必須注意防水避潮。
孔隙特征
當隔熱材料的孔隙率相同時，孔隙尺寸越大，材料的導熱系數越大，具有相互連通的孔隙結構的隔熱材料比封閉型孔隙結構的隔熱材料具有更高的導熱系數。對于封閉型孔隙結構的隔熱材料來說，其孔隙率越高，則其導熱系數越低。
容重大小
密度是保溫隔熱材料氣孔率的直接反映。氣相的導熱系數通常比固相導熱系數小，保溫隔熱材料往往具有較高的氣孔率和較小的密度。通常情況下增大氣孔率或降低密度都將導致導熱系數的下降，對于表觀密度很小的材料，特別是纖維狀材料，當其表觀密度低于某一極限值時，導熱系數反而會增大。這是由于孔隙率增大時，互相連通的孔隙大大增多，從而使對流作用得以加強，這類材料存在一個最佳表觀密度，即在這個密度時導熱系數最小。
材料粒度
在常溫下，松散顆粒型材料的導熱系數會隨著材料粒度的減小而降低。當粒度較大時，顆粒之間的空隙尺寸也會增大，空氣的導熱系數會隨之增大。此外粒度越小材料的導熱系數對溫度變化的影響就越小。
熱流方向
各向異性的材料在纖維排列狀態不同時，對熱流方向的阻力也不同。一般保溫材料的纖維排列較為平行，其密度條件下的導熱系數比其他多孔質保溫材料小得多。對于木材等各向異性材料，當熱流平行于纖維方向時阻力較小，而垂直于纖維方向時阻力較大，氣孔質材料分為氣泡類和粒子相互輕微接觸類兩種。由于氣孔連通方向與傳熱方向更接近于平行，具有大量開口氣孔的隔熱材料絕熱性能比大量封閉氣孔材料差。
填充氣體
隔熱材料的熱傳導主要來自于孔隙內的氣體傳導，因此隔熱材料的熱導率受到填充氣體種類的很大影響。在低溫工程中，如果填充氨氣或氫氣，可以近似認為隔熱材料的熱導率與這些氣體的熱導率相當，因為氮氣和氫氣的熱導率都比較大。
比熱容
熱導率是指熱擴散系數、比熱和密度三者的乘積。在熱擴散系數和密度相同的情況下，比熱越大，導熱系數越高。隔熱材料的比熱與計算絕熱結構在冷卻和加熱時所需的冷量(或熱量)有關。在低溫下，所有固體的比熱都會大幅變化。在常溫常壓下，空氣的質量不超過隔熱材料的5%，但隨著溫度下降，氣體所占比例越來越大。在計算常壓下工作的隔熱材料時，應考慮這一因素的影響。對于隔熱材料，表觀密度和濕度的影響最大，因此在測定材料的導熱系數時，必須同時測定表觀密度。對于多數隔熱材料，可以以空氣相對濕度80%到85%時材料的平衡濕度作為參考狀態，盡可能在這種濕度條件下測定導熱系數。
真空
熱傳導主要有三種方式：對流、傳導和輻射，其中對流是最主要的方式。如果采用真空將對流阻隔掉，導熱系數就會大大降低，就像保溫瓶一樣。隔熱材料中的骨架可能通過傳導方式傳導熱量，因此使用導熱系數低的玻璃纖維來做骨架，在外表加上鋁膜包裝袋可以阻擋輻射，這種材料的導熱系數是最小的。
代表材料
礦物棉
礦物棉是指巖棉、礦渣棉、玻璃棉、硅酸鋁棉及其制品，其特點是體積密度小、導熱系數低，不易燃燒，能耐高溫、抗凍、耐腐蝕、不受蟲蛀，且化學穩定性良好。
自20世紀50年代起，礦物棉主要用于工業隔熱，廣泛應用于各種建筑物中，并形成了一個比較完善的產品體系，包括氈、板、管殼、塊、墊、繩、板等各種類型。礦物棉是中國主要的工業和建筑隔熱隔音材料，特別是在我國西部、北部采暖地區，以及農村和貧困地區的采暖建筑，其應用前景非常廣闊。
隔熱棉
隔熱棉是一種保溫隔熱材料，它采用廢舊棉織物（如牛仔褲）經過無毒、防火、驅蟲的硼處理后再處理而成。隔熱棉不僅在環境和健康安全方面備受贊譽，而且其性質比其他多種絕熱材料更為優異。
隔熱棉是一種適合在寒冷氣候下使用的保溫隔熱材料，能夠幫助保持房屋內部的溫度。隔熱棉呈平板狀，安裝方法類似于纖維玻璃絕熱材料的安裝，安裝隔熱棉時，無需佩戴呼吸口罩或安全設備，也不需要在產品上標注警告標簽。
反射絕熱材料
反射建筑絕熱材料主要由透明性好的樹脂和高反射率填料組成，常用的高反射率填料是玻璃空心微珠。玻璃微珠也稱為多功能空心添加劑，顆粒呈圓形或近似圓形，表面光滑堅硬，結構致密且對各種液體介質幾乎不吸收。它能夠很好地反射入射的光、熱等波，其密度低、導熱系數小，能夠有效地隔絕傳熱。
反射建筑絕熱材料通常用于建筑物的屋頂子、墻體或樓蓋擱柵等部位。它利用材料對光和熱的高反射作用，能夠使太陽照射到材料上的大部分能量得到反射，而不是被材料吸收。同時，由于該材料的導熱系數很小，絕熱性能很好，能夠有效阻止熱量通過材料的傳導。
噴涂聚氨酯泡沫
噴涂聚氨酯泡沫是一種在建筑外墻上直接噴涂成型的絕熱泡沫塑料。該材料利用聚氨酯現場成型快、自粘結力強的特點，以液體形式進行噴涂，具有噴涂工藝的高效性和聚氨酯泡沫材料的優異絕熱性能的優點。
聚氨酯泡沫是目前所有合成材料中絕熱性能最優秀的一種，同時具有極佳的耐磨性和防水性。它是國際上公認的性能較為理想的絕熱保溫材料之一。聚氨酯泡沫的熱導率很低，只有EPS的1/2，因此也是目前絕熱保溫材料中熱導率最低的材料之一。
在歐美等發達國家和地區，聚氨酯材料已廣泛用于建筑物的屋頂、墻體、天花板、地板、門窗等作為絕熱保溫材料，占建筑絕熱保溫材料的49%。然而在中國，聚氨酯材料在建筑絕熱保溫材料中的占比不到10%。
纖維玻璃絕熱材料
纖維玻璃是一種由玻璃高溫融化后拉絲成細的纖維狀物質，其直徑約為10微米，具有良好的絕緣性能、高溫耐性、耐腐蝕、高機械強度和不易燃燒的特點。其應用于建筑領域可以顯著提高建筑的能效，同時價格也相對較為經濟實惠。
纖維玻璃材料有兩種類型：一種是纖維玻璃松散填充絕熱材料，另一種是纖維玻璃絕熱材料，根據密度、寬度和長度的不同可以分為平板狀或卷筒狀。
通常在氣管、水管、屋頂、墻壁和地板等地方可以看到纖維玻璃絕熱材料的身影。
未來方向
納米孔絕熱
最近，超級絕熱材料成為國際保溫隔熱領域的研究熱點，主要包括真空隔熱材料和納米孔材料。雖然許多氣體的導熱系數比較低，但使用單獨的氣體作為隔熱材料，會有難以控制的傳熱。需要加入固體相來限制氣體的對流和輻射傳熱，但固體材料的熱導率比靜止空氣大得多。納米孔絕熱材料的基本原理是將固體之間的孔隙限制在納米數量級，這樣可以控制氣體的對流傳熱，形成低于靜止空氣的熱導率。氣凝膠是一種超級絕熱材料，其空隙大小處于納米級別，氣凝膠納米孔結構使其具有良好的絕緣性能，并具有廣泛的應用前景。氣凝膠氈作為其典型代表材料，具有納米級孔徑的多孔結構，常溫導熱系數為0.018W/(K·m)，低溫環境下可降至0.009W/(K·m)，目前已廣泛應用于管道保溫和工業設備保溫領域。
憎水性隔熱
水的熱導率比空氣大很多，在常溫下大約為空氣的23.1倍，在選擇隔熱材料時需要考慮其吸水率。吸水率非常重要，如果材料吸水，會嚴重影響隔熱效果，并可能導致金屬腐蝕。由于隔熱材料中空隙的比例很高，通常為80-90%甚至更高，材料的吸水率較高。目前國內大部分隔熱材料都不具備憎水性，這增加了對外層防水的要求，導致產品成本上升。未來隔熱材料的發展方向之一是降低吸水率并提高憎水性能。
真空粉末
真空隔熱材料是一種非常優秀的隔熱材料，主要是通過抽出一定空間內的氣體，形成真空環境，再填充細小粉末，以達到優異的隔熱效果。這種材料的隔熱原理主要有兩個方面：一是減少氣體的對流傳熱；二是通過細小粉末之間具有較大的接觸熱阻，抑制固相導熱并對輻射傳熱起到屏蔽作用。相較于純真空夾層隔熱，真空隔熱材料有更好的效果，但制作成本較高，主要用于低溫工程中。如果想在常溫領域推廣應用，需要降低成本，并優化選擇包封材料、填充材料和真空度。松下電器在20世紀80年代發明了一種真空粉末隔熱板，主要用于冰箱保溫，隔熱效果非常好，也可用于其它家電中，節能效果顯著。
復合絕熱
復合隔熱材料是在單層隔熱材料基礎上發展而來的，具有優良的韌性，能有效減弱對裂紋和熱震的敏感性。其中陶瓷基復合材料是一種新型材料，由多種材料復合而成，具有出色的熱防護性能。在90年代末期，復合隔熱材料被應用于柴油機排氣管中，主要分為將隔熱物質與粘結劑混合制成的復合隔熱材料和將不銹鋼絲和耐火纖維棉紡織而成的陶瓷纖維棉布兩種。目前常用于柴油機排氣管中的隔熱材料有ZBT硅酸鹽保溫隔熱材料以及FBT稀土系列復合保溫隔熱材料等。近二十年，許多研究人員致力于研發新型隔熱保溫節能材料，并出現了許多功能保溫隔熱材料。利用熱噴涂技術，可以在一些機動車的發動機排氣管上涂覆高熔點陶瓷涂層，形成熱障涂層，達到良好的絕熱效果。還有一些學者則利用自蔓延技術，在發動機的排氣管內部燒成陶瓷薄層，起到很好的隔熱作用。近幾年有人采用空心二氧化鋯纖維制備無機化合物復合隔熱材料。
參考資料 >
隔熱材料.巖拓科技.2023-03-21
5種常見有機保溫材料優劣比較（多圖掃盲）.建環視界.2023-03-22
淺析新型建筑保溫隔熱材料的研究及應用進展.期刊網.2023-03-22
影響“隔熱材料”隔熱效果的幾大因素分析.豆丁建筑.2023-03-22
10大建筑絕熱材料，你都了解嗎？.材料科學網.2023-03-22
隔熱材料的研究現狀及進展.豆丁網.2023-03-21
保溫隔熱材料發展歷程及發展趨勢.中國食品機械設備網.2023-03-21