Innen konstruksjon, industrielt utstyr og personlig beskyttelse, har termisk isolasjonsmaterial alltid spilt en nøkkelrolle . som en ny type nanomateriale som har utviklet seg raskt de siste årene, skiller Airgel seg ut blant mange termisk isolasjonsteknologier med sin ultra-lav termisk ledning, ekstremt lav tetthet, og utmerket thermalitet og utmerket thermalitet. effektivt hemmer varmeledning, konveksjon og stråling, men har også god mekanisk tilpasningsevne og funksjonelt integrasjonspotensial . Denne artikkelen vil analysere det termiske isolasjonssystemene ..
Innhold
1. Vitenskapelig analyse av termiske isolasjonsprinsipper
2. applikasjonsområder og saker
3. Eksisterende utfordringer og forbedringsanvisninger
1. Vitenskapelig analyse av termiske isolasjonsprinsipper
Årsaken til at Airgel har utmerket termisk isolasjonsytelse skyldes hovedsakelig dens unike strukturelle egenskaper og varmeoverføringshemmingsmekanisme . Airgel er et porøst materiale sammensatt av et nanoskala fast skjelett, med en porøsitet på vanligvis 90% –99 {}}} 8% og en ekstremt lav tetthet {{{}}}} 8% og en ekstremt lav Reduserer varmeledningsbanen til den faste komponenten, men danner også en "barriere" for varmeoverføring i den mikroskopiske skalaen.
Når det gjelder varmeledning, er det faste skjelettet til Airgel ekstremt sparsom, noe som reduserer den termiske ledningsevnen inne i materialet . I motsetning til kontinuerlige og tette faste stoffer, må varmen i Airgel omgå et stort antall por, og en annen gang, og en annen gang er en annen gang, og er en mindre enn denne Nanometer, som er mindre enn den gjennomsnittlige frie banen for luftmolekyler, og dermed hemmer forekomsten av gasskonveksjon . Denne størrelseseffekten betyr at luftmolekyler ikke kan danne en effektiv flyt i porene, og derved reduserer bidraget til gasskonveksjon varmeoverføring .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
Når det gjelder stråling, kan strukturen til Airgel forbedre refleksjonen eller absorpsjonsevnen til termisk stråling ved doping med infrarøde spredningsmidler, og ytterligere hemme strålingsoverføring i middels og høye temperaturmiljøer . Denne mekanismen er spesielt verdifull i høye temperaturapplikasjoner .}}}}}}}}}}}}}}
Eksperimentelle data støtter også sterkt den utmerkede termiske isolasjonsytelsen til Airgel . Den termiske konduktiviteten til typisk silika -airgel kan være så lav som 0 . 015–0 . 03 w/m · k ved romtemperatur, noe som er betydelig bedre enn tradisjonell termisk installasjonsformulering. Disse dataene gjenspeiler ikke bare den termiske isolasjonsfordelen til Airgel i et statisk miljø, men gir også et eksperimentelt grunnlag for sin promotering og anvendelse innen luftfart, konstruksjon, termisk beskyttelsesklær og andre felt.
2. applikasjonsområder og saker
Med sin utmerkede termiske isolasjonsytelse og lette egenskaper, har luftgelmaterialer vist brede applikasjonsutsikter i mange felt . Når det utstyr, Airgel kan brukes som et isolasjonslag for utstyr som reaktorer og damprør, med muligheten til å motstå høye temperaturer over 600 grader, samtidig som du reduserer utstyrsbelastningen og forlenger levetiden .}}
I feltet tekstiler og personlig beskyttelse, er fleksible airgel-kompositter mye brukt i kaldtett klær, brannslukking av klær og militært utstyr . Noen bioniske design, for eksempel luftfibre som "imiterer den strukturen til isbjørn", kombinerer effektivt termal isolasjon og pustethet og er egnet for lysbjørn ", kombinerer effektivt termal isolasjon og pustethet, og er egentlig
I tillegg har Airgel blitt brukt i romfartøyets varmeskjold, Mars Rover Landing Systems og termiske beskyttelseslag for astronautklær, og oppfyller de doble kravene til ekstrem varmestrøm og vektkontroll . Dets utmerkede termiske kontrollfunksjon
3. Eksisterende utfordringer og forbedringsanvisninger
Selv om luftgelmaterialer har utmerket ytelse innen termisk isolasjon på grunn av deres ultra-lave termisk ledningsevne og ultra-lysstruktur, står de fortsatt overfor en serie utfordringer i praktiske applikasjon I fleksible og deformerbare anledninger . For tiden forbedrer forskere sin komprimerende motstand og fleksibilitet gjennom fiberarmering og organiske polymerkompositter, og gradvis realiserer fleksible luftgelprodukter som kan rulles og sys for å imøtekomme bruksbehovene i felt med å bygge isolasjon og klær varme .}}
Det andre er kostnadsproblemet med storstilt preparat . Selv om den nåværende mainstream sol-gel-metoden kombinert med superkritisk CO₂-tørkingsprosess kan oppnå høyytelsesanerogeler med komplette strukturer, er utstyret å støtte lave industrielle produksjoner og prosessen er lang, som gjør det vanskelig å støtte. som for eksempel atmosfærisk trykktørking og frysetørking, og kombinerer forløperoptimalisering med automatisk kontroll for å forbedre forberedelseseffektiviteten og redusere de totale kostnadene .
I tillegg er dårlig miljømessig tilpasningsevne også en av nøkkelfaktorene som begrenser promotering av aerogeler . fordi dens høye porøsitetsstruktur er lett å absorbere fuktighet, vanninntrenging vil forårsake porekollaps og ytelsesnedbrytning .. Brukes til å forbedre sin stabilitet og holdbarhet i utemiljøer som fuktighet, vind og regn og høy ultrafiolett .
I fremtiden skal utviklingen av aerogels ikke bare løse problemene med "skjøre, vanskelige å produsere og ikke værresistente", men også utvikle utstyr .
Med den kontinuerlige fremdriften for materialvitenskap og forberedelsesteknologi, beveger utviklingen av aerogeler seg mot en mer diversifisert og høy ytelse retning, og multifunksjonell integrasjon vil bli i fokus for Airgel Research . I tillegg til den tradisjonelle utmerkede termiske isolasjonsytelsen, er det å være graduelt å være gradvis å være Graduelt å være med å være gradvis å være Graduelt å være. Utviklet . slike materialer kan ikke bare imøtekomme behovene til flere ytelser innen konstruksjon, transport, elektronikk osv. ., men utvide også applikasjonsrommet til aerogeler i intelligent produksjon og high-end utstyr .
Bionisk design er en annen viktig retning for å forbedre de mekaniske egenskapene til aerogels . ved å trekke på strukturer i naturen, for eksempel den lagdelte komposittstrukturen til permemor eller nanofiberarrangementet av polarbjørnhåret, forskere, men forskerne, men ikke-materialet, men ikke-strukturen. Opprettholder sine ultra-lys og porøse egenskaper, og utvider applikasjonspotensialet til aerogeler i fleksible beskyttelsesklær, romfart og andre felt .
Konseptet med grønn miljøvern har fått forberedelsesprosessen til aerogeler til å bli bærekraftig . Utviklingen av luftgelmaterialer basert på biobaserte råvarer, for eksempel cellulose-airgel, reduserer ikke bare avhengighet av tradisjonell teknikk, men også den samme teknikken for å få den samme. Økonomisk utvikling av Airgel -industrien vil bli en viktig retning for fremtidig miljøvennlig produksjon .
Airgel har blitt et viktig supplement til tradisjonelle termiske isolasjonsmaterialer på grunn av den utmerkede termiske isolasjonsytelsen og lett porøs struktur . Til tross for utfordringer som høy sprøhet, høy forberedelse og ikke -utilstrekkelig miljømessig tilpasning, vil fremgangen til fiberforsterkning, sammensatt materiale og grønn forberedelse til å fremme den fremgangen og industrien for å utvikle den fremgangen og industrien. Mot multifunksjonell integrasjon og bionisk design, realiser du integrering av flere funksjoner som termisk isolasjon, lydisolasjon, elektromagnetisk skjerming, og fokuserer på miljøvern og bærekraft . når teknologien fortsetter, moden, moden, moden, moden, moden, moden, moden, modne, modne, modne, modne, tekstiler, en annen rolle for å oppnå en annen felt, industriell temperaturvirkning, modne, modne, modne, modne, modne, modne, modne, moden, Intelligente produksjonsmål .