پوشش های ایروژل: مهندسی فوق سبک, موانع حرارتی و عملکردی با کارایی بالا در پوشش نانو ایروژل خودرو

1. علوم ضروری و طراحی نانومعماری پوشش های ایروژل

1.1 منشاء و تفسیر پوشش های مبتنی بر آئروژل

(پوشش های ایروژل)

پوشش‌های ایروژل نشان‌دهنده یک دوره تحول‌آفرین از محصولات کاربردی است که از خانواده گسترده‌تر آئروژل‌ها مشتق شده‌اند– فوق متخلخل, جامدات کم چگالی که به دلیل عایق حرارتی قابل توجه خود مشهور هستند, منطقه بالا, و ساختار قدرت معماری در مقیاس نانو.

بر خلاف آئروژل های یکپارچه معمولی, که معمولاً آسیب پذیر و سخت برای گنجاندن در هندسه های پیچیده هستند, لایه‌های آئروژل به عنوان لایه‌های باریک یا لایه‌های سطحی روی زیرلایه‌هایی مانند فولادها استفاده می‌شوند, پلیمرها, پارچه ها, یا محصولات ساختمانی.

این لایه ها خواص اصلی آئروژل های حجیم را حفظ می کنند– به ویژه تخلخل در مقیاس نانو و کاهش هدایت حرارتی آنها– در حالی که چقرمگی مکانیکی افزایش یافته را فراهم می کند, تطبیق پذیری, و سادگی کاربرد با استراتژی هایی مانند پاشش, پوشش غوطه ور شدن, یا پردازش رول به رول.

جزء اصلی بسیاری از لایه های آئروژل سیلیس است (SiO TWO), اگر چه سیستم های آمیخته با پلیمرها, کربن, یا از پیشروهای سرامیکی به طور قابل توجهی برای تنظیم عملکرد استفاده می شود.

ویژگی مشخص کننده پوشش های ایروژل شبکه نانوساختار آنها است, معمولاً از نانوذرات به هم پیوسته تشکیل شده است که منافذی با اندازه های زیر ایجاد می کند 100 نانومتر– کوچکتر از میانگین مسیر تکمیلی ذرات هوا.

این محدودیت معماری به طور موثر هدایت گاز و انتقال حرارت همرفتی را سرکوب می کند., ساخت روکش های ایروژل در میان یکی از قابل اعتمادترین عایق های حرارتی شناخته شده است.

1.2 مسیرهای سنتز و مکانیسم های خشک کردن

ساخت پوشش های ایروژل با تشکیل یک شبکه ژل مرطوب از طریق شیمی سل-ژل آغاز می شود., که در آن پیشروهای مولکولی مانند تترااتیل ارتوسیلیکات (TEOS) تحت واکنش های هیدرولیز و تراکم در یک محیط سیال برای تشکیل یک شبکه سیلیسی سه بعدی.

این روش را می توان برای کنترل اندازه منافذ به خوبی تنظیم کرد, مورفولوژی بیت, و چگالی اتصال متقابل با تنظیم مجدد مشخصات مانند pH, نسبت آب به پیش ماده, و راننده مهربان.

هنگامی که شبکه ژل در یک لایه باریک روی یک لایه ایجاد می شود, مانع مهم خلاص شدن از شر مایع منافذ بدون شکستن نانوساختار ظریف است.– مشکلی که به طور سنتی از طریق خشک کردن فوق بحرانی حل می شود.

در خشک شدن فوق بحرانی, حلال (به طور کلی الکل یا CO2) فراتر از نقطه بحرانی خود گرم شده و تحت فشار قرار می گیرد, خلاص شدن از شر فصل مشترک مایع-بخار و توقف انقباض ناشی از تنش مویرگی.

در حالی که کارآمد است, این تکنیک انرژی بر است و برای کاربردهای لایه بزرگ یا درجا بسیار کمتر مناسب است.

( پوشش های ایروژل)

برای رهایی از این محدودیت ها, پیشرفت در خشک کردن تنش محیطی (APD) در واقع اجازه تولید پوشش های ایروژل مقاوم را بدون نیاز به دستگاه های فشار بالا داده اند.

این از طریق تنظیم سطح شبکه سیلیس با استفاده از نمایندگان سیلیله به دست می آید (به عنوان مثال, تری متیل کلروسیلان), که تیم های هیدروکسیل سطحی را با قسمت های آبگریز جایگزین می کنند, کاهش نیروهای مویرگی در طول تبخیر.

پوشش های حاصل تخلخل را بیش از حد حفظ می کنند 90% و ضخامت کمتر از 0.1– 0.3 g/cm³, حفاظت از عملکرد عایق آنها در حالی که امکان ساخت مقیاس پذیر را فراهم می کند.

2. ویژگی های کارایی حرارتی و مکانیکی

2.1 عایق حرارتی استثنایی و سرکوب انتقال گرم

شناخته شده ترین ویژگی مسکونی پوشش های ایروژل رسانایی حرارتی بسیار کم آنهاست, به طور کلی متفاوت از 0.012 به 0.020 W/m · K در شرایط محیطی– معادل هوای ساکن و به طور چشمگیری پایین تر از مواد عایق سنتی مانند پلی اورتان است (0.025– 0.030 W/m · K )یا پشم معدنی (0.035– 0.040 W/m · K).

این کارایی از مجموعه سه مکانیسم سرکوب انتقال گرم ذاتی در نانوساختار ناشی می شود.: حداقل انتقال جامد به دلیل شبکه نازک رباط های سیلیسی, حداقل هدایت هوایی به دلیل انتشار نادسن در منافذ زیر 100 نانومتر, و کاهش انتقال تشعشع از طریق دوپینگ یا افزایش رنگدانه.

در کاربردهای معقول, حتی لایه های نازک (1– 5 میلی متر) تکمیل ایروژل می تواند به مقاومت حرارتی دست یابد (R-value) قابل مقایسه با عایق های سنتی بسیار ضخیم تر, امکان استفاده از سبک های فضای محدود در هوافضا, در حال توسعه پاکت ها, و ابزارهای موبایل.

علاوه بر این, لایه های آئروژل عملکرد ایمن را در محدوده دمایی وسیع نشان می دهند, از مشکلات برودتی (-200 درجه سانتیگراد )تا دمای بالا معتدل شود (تقریبا 600 درجه سانتی گراد برای سیستم های سیلیس خالص), آنها را برای محیط های سخت مناسب می کند.

تابش کم و بازتاب خورشیدی آنها را می توان از طریق ادغام رنگدانه های بازتابنده مادون قرمز یا معماری های چندلایه بیشتر تقویت کرد., بهبود محافظ تابشی در کاربردهای در معرض نور خورشید.

2.2 دوام مکانیکی و سازگاری بستر

صرف نظر از تخلخل شدید آنها, پرداخت های مدرن ایروژل استحکام مکانیکی شگفت انگیزی را نشان می دهند, به ویژه هنگامی که با چسب های پلیمری یا نانوالیاف تقویت شوند.

ترکیبات آلی-غیر آلی را تلاقی کنید, مانند ادغام آئروژل های سیلیکا با پلیمرها, اپوکسی ها, یا پلی سیلوکسان ها, افزایش سازگاری, چسبندگی, و مقاومت در برابر ضربه, پوشش را قادر می سازد تا لرزش را تحمل کند, چرخه حرارتی, و سایش کوچک.

این سیستم های هیبریدی عملکرد عایق عالی را حفظ می کنند و در عین حال در مقادیر شکست تا 5 طول می کشند.– 10%, محافظت در برابر شکستن تحت فشار.

پیوند به زیر لایه های مختلف– فولاد, آلومینیوم, بتن, شیشه ای, و فویل های همه کاره– با پرایم سطح به دست می آید, نمایندگان ترکیب شیمیایی, یا باندینگ درجا در طول درمان.

علاوه بر این, لایه های آئروژل را می توان به صورت آبگریز یا فوق آبگریز ساخت, دفع آب و جلوگیری از ورود رطوبت که می تواند کارایی عایق را بدتر کند یا باعث خوردگی شود..

این ترکیبی از دوام مکانیکی و مقاومت محیطی باعث بهبود عمر طولانی در خارج می شود, دریایی, و تاسیسات صنعتی.

3. تطبیق پذیری عملی و ترکیب چند منظوره

3.1 قابلیت میرایی صوتی و عایق صوتی

فراتر از مدیریت حرارتی, روکش های ایروژل به دلیل نانوساختار منافذ باز پتانسیل قابل توجهی در عایق صوتی نشان می دهند., که انرژی صوتی را از طریق تلفات غلیظ و اصطکاک داخلی تلف می کند.

شبکه پرپیچ و خم نانوحفره مانع از تکثیر امواج صوتی می شود, به طور خاص در انواع با نظم متوسط ​​به بالا, کارآمد کردن روکش های ایروژل در کاهش نویز در کابین های هوافضا, پانل های خودرو, و ساخت سطوح دیوار.

هنگامی که با لایه های ویسکوالاستیک یا ریز سوراخ شده مبارزه می کند, سیستم های مبتنی بر آئروژل می توانند جذب صوتی باند پهن را با وزن اضافه بسیار کمی انجام دهند– یک مزیت ضروری در کاربردهای حساس به وزن.

این چند منظوره طراحی موانع حرارتی- صوتی یکپارچه را امکان پذیر می کند, کاهش نیاز به چندین لایه جداگانه در تنظیمات پیچیده.

3.2 خواص مقاومت در برابر آتش و کاهش دود

پوشش های ایروژل ذاتاً غیر قابل احتراق هستند, از آنجایی که سیستم های مبتنی بر سیلیس سوختی به آتش نمی افزایند و می توانند در برابر سطوح دما به خوبی نسبت به عوامل اشتعال ساختمان ها و محصولات ساختمانی و عایق مقاومت کنند..

هنگامی که به زیر لایه های قابل اشتعال مانند چوب مربوط می شود, پلیمرها, یا منسوجات, پوشش های ایروژل به عنوان یک مانع حرارتی عمل می کنند, تأخیر در انتقال گرما و پیرولیز, بنابراین مقاومت در برابر آتش را افزایش می دهد و زمان فرار را افزایش می دهد.

برخی از فرمول ها از افزودنی های تشدید کننده یا ناخالصی های ضد شعله استفاده می کنند (به عنوان مثال, مواد فسفر یا بور) که با گرم شدن گسترش می یابند, ایجاد یک لایه char محافظ که بهتر از مواد زیرین محافظت می کند.

علاوه بر این, بر خلاف بسیاری از عایق های مبتنی بر پلیمر, لایه های آئروژل زمانی که در معرض گرمای زیاد قرار می گیرند حداقل دود ایجاد می کنند و هیچ مواد فرار مضری ندارند, بهبود ایمنی در محیط های محصور شده مانند تونل ها, کشتی ها, و ساختمان های بلند.

4. کاربردهای صنعتی و در حال ظهور در سرتاسر بخش ها

4.1 بهره وری انرژی در ساختمان و تجهیزات صنعتی

پرداخت های ایروژل مدیریت حرارتی آسان را در سبک و چارچوب تغییر می دهند.

برای ویندوز اعمال می شود, سطوح دیوار, و سقف ها, آنها گرمایش و سرمایش خانه را با به حداقل رساندن تبادل گرم رسانا و تابشی کاهش می دهند, کمک به طرح‌بندی ساختمان‌ها با انرژی صفر خالص.

پوشش های ایروژل شفاف, به ویژه, اجازه انتقال در روز را می دهد در حالی که افزایش حرارتی را مسدود می کند, آنها را برای نورگیرها و سطوح دیوار پرده ای عالی می کند.

در لوله کشی صنعتی و مخازن ذخیره سازی, عایق پوشش داده شده با آئروژل اتلاف قدرت در بخار را کاهش می دهد, برودتی, و سیستم های مایع را پردازش کنید, افزایش کارایی عملکردی و به حداقل رساندن اگزوزهای کربن.

پروفیل نازک آن‌ها امکان مقاوم‌سازی را در مناطقی با فضای محدود که نمی‌توان روکش استاندارد را نصب کرد، می‌سازد..

4.2 هوافضا, دفاع, و جذب نوآوری پوشیدنی

در هوافضا, پوشش های ایروژل اجزای حساس را از تغییرات شدید سطح دما در طول ماموریت های اتمسفر مجدد یا اعماق فضا محافظت می کند..

آنها در سیستم های حفاظت حرارتی استفاده می شوند (TPS), مسکن های ماهواره ای, و آسترهای مناسب فضانورد, جایی که صرفه جویی در وزن مستقیماً به کاهش هزینه های پرتاب تبدیل می شود.

در برنامه های حفاظتی, پارچه های روکش شده با آئروژل عایق حرارتی سبکی را برای کارگران و ابزارها در اتمسفر قطب شمال یا صحرا ارائه می دهند..

فناوری پوشیدنی از ترکیبات همه کاره ایروژل که دمای بدن را در لباس‌های عاقلانه حفظ می‌کنند، به دست می‌آید, تجهیزات بیرونی, و سیستم های سیاست حرارتی پزشکی.

علاوه بر این, این مطالعه در حال کشف پوشش های ایروژل با واحدهای حسگر تعبیه شده یا مواد تغییر فاز است (PCM ها) برای انعطاف پذیر, عایق پذیرنده که با مشکلات اکولوژیکی سازگار است.

در نهایت, پوشش‌های ایروژل نمونه‌ای از قدرت مهندسی نانومقیاس برای رفع مشکلات مقیاس کلان در انرژی هستند., امنیت, و پایداری.

با ادغام هدایت حرارتی بسیار کم با انعطاف‌پذیری مکانیکی و ظرفیت‌های چند منظوره, آنها در حال تعریف مجدد محدودیت های مهندسی سطح هستند.

همانطور که هزینه های تولید کاهش می یابد و روش های کاربردی بسیار موثرتر می شوند, پوشش های ایروژل به گونه ای قرار گرفته اند که به عنوان یک محصول معمولی در عایق های نسل بعدی تبدیل شوند, سیستم های ایمنی, و سطح هوشمند در سراسر بازارها.

5. التماس کن

Cabr-Concrete تامین کننده مواد افزودنی بتن با بیش از حد است 12 سالها تجربه در حفظ انرژی نانوساختمان و توسعه فناوری نانو. پرداخت از طریق کارت اعتباری را می پذیرد, T/T, West Union و Paypal. TRUNNANO کالاها را از طریق FedEx برای مشتریان خارج از کشور ارسال می کند, DHL, از طریق هوا, یا از طریق دریا. اگر به دنبال افزودنی بتن با کیفیت بالا هستید, لطفا با ما تماس بگیرید و درخواست ارسال کنید.
برچسب ها:پوشش های ایروژل, پوشش عایق حرارتی سیلیکا ایروژل, پوشش عایق حرارتی

همه مقالات و تصاویر از اینترنت هستند. اگر هر گونه مشکل کپی رایت وجود دارد, لطفا به موقع برای حذف با ما تماس بگیرید.

از ما پرس و جو کنید