1. Наномащабният дизайн и научното изследване на материалите на аерогелите
1.1 Генезис и основна рамка на аерогелните продукти
(Аерогелни изолационни покрития)
Аерогелните изолационни покрития представляват трансформиращо развитие в съвременната технология за термичен мониторинг, вкоренени в различната наноструктура на аерогеловете– ултра лек, порести продукти произхождат от гелове, в които течният елемент се сменя с газ, без да се разпада здравата мрежа.
Създадена за първи път през 30-те години на миналия век от Самуел Кистлър, аерогеловете продължават да бъдат предимно лабораторно любопитство в продължение на десетилетия поради крехкостта и високите производствени разходи.
Въпреки това, настоящите разработки в зол-гел химията и стратегиите за сушене направиха възможно комбинирането на частици аерогел в гъвкави, пръскане, и формули за слоеве с четка, отключване на техния потенциал за преобладаващо търговско приложение.
Ядрото на забележителния изолационен капацитет на аерогела се крие в неговата наномащабна пропусклива рамка: обикновено се състои от силициев диоксид (SiO ₂), материалът показва надхвърляща порьозност 90%, с размери на порите предимно във 2– 50 nm масив– добре изброени под средния свободен ход на въздушните частици (~ 70 nm при околни проблеми).
Това наноограничаване значително минимизира газообразното термично предаване, тъй като въздушните частици не могат ефективно да прехвърлят кинетична сила чрез катастрофи в такива ограничени зони.
Едновременно, твърдата мрежа от силициев диоксид е изработена така, че да бъде много извита и прекъсната, минимизиране на проводящия топъл пренос през твърдата фаза.
Резултатът е материал с една от най-достъпните топлопроводимости от всякакъв вид силни познати– общо взето между 0.012 и 0.018 W/m · K при ниво на температурата в района– надхвърлящи стандартните изолационни материали като минерална вата, полиуретанова пяна, или увеличен полистирол.
1.2 Развитие от монолитни аерогелове до сложни покрития
Ранните аерогелове са произведени като крехки, монолитни блокове, ограничаване на употребата им до специфични ниши в космическото пространство и клинични приложения.
Преминаването към изолационни покрития от композитни аерогелове се дължи на изискването за гъвкавост, конформен, и мащабируеми топлинни бариери, които могат да бъдат свързани със сложни геометрии като тръбопроводи, изключвания, и неравни повърхности на оборудването.
Съвременните слоеве аерогел включват внимателно настъргани гранули аерогел (обикновено 1– 10 µm с размер) разпределени в полимерни свързващи вещества като акрили, силикони, или епоксиди.
( Аерогелни изолационни покрития)
Тези хибридни формули запазват много от вродените топлинни характеристики на чистите аерогелове, като същевременно получават механична здравина, облигация, и устойчивост на атмосферни условия.
Свързващият етап, като същевременно повишава донякъде топлопроводимостта, предлага важна кохезия и позволява нанасяне чрез конвенционални търговски методи, включително пръскане, валцуване, или потапяне.
най-важното, количествената фракция на битовете аерогел е оптимизирана за стабилизиране на ефективността на изолацията със стабилност на филма– обикновено варира от 40% към 70% по обем във високоефективни формулировки.
Тази комбинирана стратегия поддържа влиянието на Knudsen (намаляването на проводимостта на газовата фаза в нанопорите) като същевременно позволява регулируеми сгради като гъвкавост, водоотблъскваща способност, и пожароустойчивост.
2. Термична производителност и мултимодално потискане на преноса на топлина
2.1 Системи за топлоизолация в наномащаб
Изолационните покрития с аерогел постигат превъзходната си ефективност, като намаляват всичко наведнъж 3 режими на топъл трансфер: предаване, конвекция, и радиация.
Проводимият топлопренос е намален чрез комбинацията от намалена свързаност на твърдата фаза и нанопореста структура, която възпрепятства движението на газовите частици.
Поради факта, че мрежата от аерогел съдържа изключително тънки, свързани помежду си силициеви косми (често с размер само няколко нанометра), пътя за фононния транспорт (вибрации на топлопренасящата решетка) е силно ограничен.
Този структурен стил ефективно разделя съседните зони на покритието, минимизиране на термичното свързване.
Конвективният топъл трансфер по същество липсва в рамките на нанопорите поради неспособността на въздуха да развие конвекционни токове в такива затворени зони.
Също и в макроскопични диапазони, правилно нанесените покрития с аерогел се отърват от въздушните кухини и конвективните вратички, които засягат стандартните изолационни системи, особено във вертикални или надвиснали части.
Радиационен топлообмен, което става значително при повишени температури (> 100 °C), се облекчава с включването на инфрачервени помътняващи вещества като сажди, титанов диоксид, или керамични пигменти.
Тези съставки увеличават непрозрачността на покритието за инфрачервено лъчение, разпространение и приемане на топлинни фотони, преди да могат да преминат през дебелината на покритието.
Синергията на тези системи води до продукт, който осигурява еднаква изолационна ефективност при част от плътността на традиционните материали– обикновено постигане на R-стойности (термично съпротивление) няколко пъти по-висока на единица дебелина.
2.2 Ефективност при температурни нива и екологични проблеми
Сред най-завладяващите предимства на аерогелните изолационни покрития е тяхната постоянна ефективност в широк спектър на температурни нива, обикновено вариращи от криогенни температури (-200 °C) до над 600 °C, в зависимост от използваната свързваща система.
При понижени температурни нива, като например в тръби за LNG или хладилни системи, аерогелните слоеве предпазват от кондензация и намаляват достъпа до топлина много по-ефективно от алтернативите на основата на пяна.
При жегите, особено в оборудването за промишлени процедури, изпускателни системи, или съоръжения за производство на електроенергия, те предпазват подлежащите субстрати от термично влошаване, като същевременно намаляват загубата на енергия.
За разлика от органичните дунапрени, които могат да се разлагат или овъгляват, аерогелните покрития на основата на силициев диоксид остават стабилни по отношение на размерите си и незапалими, добавяне към лесни техники за противопожарна защита.
Освен това, тяхната абсорбция при отлив и хидрофобни повърхностни обработки (често се постига чрез силан функционализация) предотвратява влошаване на производителността във влажни или мокри условия– типична настройка за повреда за груба изолация.
3. Техники за разтвор и практическо усвояване в покрития
3.1 Избор на биндер и механичен дизайн на жилищни или търговски обекти
Изборът на свързващо вещество в изолационните слоеве на аерогел е от решаващо значение за стабилизиране на топлинните характеристики с дълготрайност и удобство на приложение.
Свързващите вещества на базата на силикон използват изключителна стабилност при висока температура и UV устойчивост, което ги прави идеални за външни и търговски приложения.
Акрилните свързващи вещества осигуряват добра адхезия към стомани и бетон, заедно с удобство на приложение и ниски емисии на VOC, оптимален за разработване на обвивки и системи за отопление и охлаждане.
Епоксидно модифицираните формули подобряват химическата устойчивост и механичната издръжливост, полезни във водни или разрушителни среди.
Формулаторите също така включват реологични модификатори, диспергатори, и представители на кръстосано свързване, за да се гарантира равномерно разпределение на битовете, спрете да изчиствате, и подобряване на проявяването на филма.
Гъвкавостта е много внимателно настроена, за да се предотврати разцепване по време на термично движение или деформация на основата, особено върху динамични конструкции като фуги или вибриращи машини.
3.2 Многофункционални подобрения и потенциал за интелигентно покритие
Минала топлоизолация, съвременните аерогелни покрития се изработват с допълнителни възможности.
Някои формулировки се състоят от инхибиращи корозията пигменти или самовъзстановяващи се представители, които удължават продължителността на живота на металните субстрати.
Други включват продукти с фазова смяна (PCM) в рамките на матрицата, за да предложи съхранение на топлинна енергия, изглаждане на температурните промени в сгради или цифрови устройства.
Нововъзникващото изследване изследва асимилацията на проводими наноматериали (e.g., въглеродни нанотръби) за да позволи проследяване на място на чистотата на покритието или разпределението на нивото на температурата– проправяйки пътя за “умен” системи за термичен мониторинг.
Тези мултифункционални възможности определят аерогелните покрития не просто като пасивни изолатори, но и като енергийни компоненти в интелигентна инфраструктура и енергийно ефективни системи.
4. Индустриални и търговски приложения, стимулиращи насърчаването на пазара
4.1 Енергийна ефективност в структурата и промишлените сектори
Изолационните покрития от аерогел постепенно се внедряват в бизнес структури, рафинерии, и електроцентрали за минимизиране на потреблението на енергия и въглеродните емисии.
Прилага се към паропроводи, котли, и топлообменници, те значително намаляват топлинните загуби, повишаване на производителността на системата и намаляване на търсенето на газ.
В ситуации на преоборудване, техният тънък профил позволява добавянето на изолация без значителни структурни модификации, защита на помещението и намаляване на времето за престой.
В битовото и бизнес строителство и строителство, бои и мазилки с аерогел се използват върху стенни повърхности, покривни покрития, и домашни прозорци за повишаване на топлинното удобство и намаляване на HVAC партидите.
4.2 Нишови и високопроизводителни приложения
Космоса, авто, и секторите на електрониката се възползват от аерогелните покрития за чувствителен към теглото и ограничен в пространството топлинен мониторинг.
В електрически камиони, те предпазват товарите на батериите от топлинни бягства и външни източници на топлина.
В електрониката, ултратънките слоеве аерогел предпазват елементите с висока мощност и избягват горещи точки.
Използването им в криогенни хранилища, стайни среди, и дълбоководно оборудване подчертава тяхната цялост в екстремни условия.
Тъй като обхватите и разходите намаляват, изолационните покрития с аерогел са позиционирани да се превърнат в крайъгълен камък на трайна и издръжлива рамка от следващо поколение.
5. Доставчик
TRUNNANO е доставчик на сферичен волфрамов прах с над 12 години опит в енергоспестяването на нано сгради и развитието на нанотехнологиите. Приема плащане чрез кредитна карта, T/T, West Union и Paypal. Trunnano ще изпрати стоките до клиенти в чужбина чрез FedEx, DHL, по въздух, или по море. Ако искате да научите повече за сферичния волфрамов прах, моля не се колебайте да се свържете с нас и да изпратите запитване([email protected]).
Етикет: Топлоизолационно покритие със силициев аерогел, топлоизолационно покритие, аерогелна топлоизолация
Всички статии и снимки са от интернет. Ако има проблеми с авторските права, моля, свържете се с нас навреме, за да изтриете.
Запитване до нас