气凝胶是一种可以改变世界的神奇纳米材料
在-196℃的液氮测试中,这件外套内部还能保持约31.6℃的温度。气凝胶是一种可以改变世界的神奇纳米材料,气凝胶之所以具有这样的秉性,主要由于其特殊的纳米多孔结构。
令人欣慰的是,不同于其他新材料,我国的气凝胶材料产业化水平几乎与世界同步,并且呈现出良好的赶超态势。据了解,2001年与美国宇航局有密切关系的ASPEN公司的成立,是气凝胶产业化的开始;而我国气凝胶研究从上世纪90年代已经开始,商业化公司成立于2004年。
随着时间发展,建筑保温材料要求越来越高,要求比重低、防火、导热系数高。气凝胶毡与现有的保温材料相比,其热导率较低,保温隔热性能;气凝胶毡更轻薄,同样质量可以覆盖更多面积;此外,气凝胶复合制品还在隔音、防火、防潮等方面优异性能。
有机保温材料聚苯泡沫板防火阻燃性不佳
传统的墙壁和屋顶保温材料分为无机材料和有机材料,占据保温材料市场80%的有机保温材料聚苯泡沫板防火阻燃性不佳,无机保温材料如岩棉、玻璃棉等 大多密度大且保温效果欠佳。气凝胶板具有低热导率、低密度、高阻燃性是墙壁和屋顶的理想保温材料。下图展示了目前常见的气凝胶板保温层,其中包括墙壁保温层和屋顶保温。
该结构的主要保温层是气凝胶板,其导热系数在常温下可到达 0.013 W/m·K,几乎只有挤塑聚苯板的三分之一,更是远低于其它建筑保温材料,具有的保温隔热性能。气凝胶板还可以起到吸声降噪的功能,该结构还可以有效的阻绝噪声。此结构使用的气凝胶毡和板燃烧性能为A1级,为完全不燃性材料,解决了建筑保温与建筑防火无法共存的巨大矛盾。气凝胶毡或板密度低于200 kg/m3,施工时方便的同时也减轻了整栋建筑的重量。
气凝胶,英文aerogel又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂,使凝胶中液体含量比固体含量少得多,或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体,外表呈固体状,这即为干凝胶,也称为气凝胶。
气凝胶按其组分,可分为单组分气凝胶,如SiO2,Al2O3,TiO2,炭气凝胶(有机气凝胶炭化后得到)等;多组分气凝胶,如SiO2/Al2O3,SiO2/TiO2等。典型的研究多的气凝胶是单组份的SiO2气凝胶和炭气凝胶(有机气凝胶)。
气凝胶绝热产品的绝热原理
(1)对流:当气凝胶资猜中的气孔直径小于70nm时,气孔内的空气分子就失去了自在活动的才能,相对地附着在气孔壁上,这时产品处于近似真空状况。
(2)辐射:因为气凝胶内的气孔均为纳米级气孔再加产品自身极低的体积密度,使产品内部气孔壁数目趋于“无量多“,关于每一个气孔壁来说都有遮热板的效果,因此发生近于”多遮热板“的效应,从而使辐射传热下降到近乎低极限。
(3)热传导:因为近于多纳米孔的存在,热流在固体中就只能沿着气孔壁传递,近于多的气孔壁构成了近于“长途径”效应,使得固体热传导的才能下降到挨近低极限。
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