在工业领域中,电力储能、石油化工等行业凡是需要管道保温或者窑炉保温的部位都需要用到保温材料,纳米孔气凝胶复合绝热材料是。
在建筑领域中,建筑墙体保温、屋面地板保温,以及气凝胶玻璃在玻璃幕墙上的应用。
在交通运输领域中,纳米孔气凝胶复合绝热材料已经应用在高铁列车、国产C919客机、以及新能源汽车上,主要集中应用点是运输工具的隔热保温、以及新能源汽车锂电池的保护。
在家用保温和冷链物流领域中,纳米孔气凝胶复合绝热材料替代传统材料,用作保温层,大幅提高保温效果,增大内部容积。
在功能性装备中,使用气凝胶超薄夹层制作出的气凝胶夹克及其他户外用品。
气凝胶被称为“改变世界的神奇材料”,又被称为“保温绝热材料”、“超级海绵”,可用于空间粒子,正是因其具有的诸多优异性能,世界上主要***都在投入巨资采用昂贵的技术设备生产气凝胶。我国目前已将其列入***战略性新兴产业。气凝胶的应用领域众多,从高大上的航天到接地气的节能建材,从宇航服到冬暖服,在未来5年里,工业建筑领域的节能降耗应该是气凝胶行业革命的主战场。
二氧化硅气凝胶绝热应用展开
气凝胶,又称为干凝胶,是化学溶液经反应,先形成溶胶,再凝胶化获得的凝胶,除去凝胶中的溶剂,获得的一种空间网状结构中充满气体,外表呈固体状密度极低的(接近空气密度)多孔材料。气凝胶是目前已知轻的固体材料,也是迄今为止保温性能好的材料,在众多领域有着广泛而巨大的应用价值,被称为“改变世界的神奇材料”。 气凝胶因成分不同,主要有二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶等。当前,且二氧化硅气凝胶的绝热性能为引人注目,技术也为成熟,国内外气凝胶的产业化发展大多围绕二氧化硅气凝胶绝热应用展开。
二氧化硅气凝胶制备技术
目前,且二氧化硅气凝胶的制备通常包含溶胶-凝胶和干燥两个主要过程,通过溶胶-凝胶工艺获得所需纳米孔洞和相应凝胶骨架。 根据工艺不同,气凝胶干燥主要分为超临界干燥工艺和常压干燥工艺两种,其他尚未实现批量生产技术还有真空冷冻干燥、亚临界干燥等。 超临界干燥技术是早实现批量制备气凝胶的技术,也是目前国内外气凝胶企业采用较多的技术,通过压力和温度控制,使溶剂在干燥过程中达到其本身的临界点。处于超临界状态的溶剂无明显表面张力,从而可以实现凝胶在干燥过程中保持完好骨架结构,在保持原有结构的前提下去除凝胶内的大量液体而制得气凝胶。
不同隔热材料用不同办法来降低材料对流导热
不同隔热材料用不同办法来降低材料对流导热。例如,聚氨脂发泡材料在孔隙中填充了氟利昂气体,该气体的导热率仅有空气的三分之一,从而获得了优越的隔热性能。但因其能严重***臭氧层曾被二氧化碳等替代,然而二氧化碳等作为填充的聚氨脂材料,又会存在导热率高的问题。本材料采取了另一个途径,即减小孔隙直径的办法来降低孔隙中空气的热导率。经过特殊工艺制得的本材料,其中孔隙的平均直径仅为50-60纳米,约为头发直径的千分之一,而空气分子的平均自由程为70纳米左右。在如此之小的空隙中,空气几乎无法流动,从而***了空气的对流导热。
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