1. エアロゲルコーティングの本質科学とナノアーキテクチャ設計
1.1 エアロゲルベースのコーティングの起源と解釈
(エアロゲルコーティング)
エアロゲルのカバーリングは、幅広いエアロゲルから派生した機能性製品の革新的な過程を表しています。– 超多孔質, 優れた断熱性で知られる低密度固体, 高域, ナノスケールの建築的権力構造.
従来のモノリシックエアロゲルとは異なります, 通常は脆弱で、複雑な形状に組み込むのは困難です, エアロゲル層は、スチールなどの基材上のスリムムービーまたは表面積層として使用されます。, ポリマー, 生地, または建設製品.
これらの層はバルクエアロゲルの核となる特性を保持しています。– 特にナノスケールの多孔性と熱伝導率の低下– 強化された機械的靭性を提供しながら, 多用途性, スプレーなどの方法による塗布の簡単さ, 浸漬塗装, またはロールツーロール処理.
多くのエアロゲル層の主成分はシリカです (サイオツー), ポリマーを組み込んだ交雑系ですが, 炭素, または、機能をカスタマイズするためにセラミックの前駆体が大幅に活用されています.
エアロゲル コーティングの特徴は、そのナノ構造ネットワークです。, 通常、相互接続されたナノ粒子で構成され、以下のサイズの細孔を形成します 100 ナノメートル– 空気粒子の平均相補経路よりも小さい.
この構造上の制約により、ガス伝導と対流熱伝達が効果的に抑制されます。, エアロゲル仕上げは、最も信頼性の高い断熱材として認められています。.
1.2 合成経路と乾燥機構
エアロゲル コーティングの構築は、ゾルゲル化学による湿ったゲル ネットワークの形成から始まります。, オルトケイ酸テトラエチルなどの分子前駆体 (テオス) 流体媒体中で加水分解と縮合反応を受けて三次元シリカネットワークを形成します.
この手順を微調整して細孔サイズを制御できます。, ビット形態, pHなどの仕様の再調整による架橋密度の向上, 水対前駆体比, そしてドライバーの種類.
ゲルネットワークが基材上の薄いフィルムセットアップ内に作成されると、, 重要な障害は、繊細なナノ構造を破壊することなく細孔の液体を除去するかどうかにかかっています。– 従来、超臨界乾燥によって解決されてきた問題.
超臨界乾燥中, 溶剤 (一般的にはアルコールまたはCO ₂) 臨界点を超えて加温され、加圧される, 液体と蒸気の界面を取り除き、毛細管応力による収縮を停止します。.
効率的でありながら, この技術はエネルギーを大量に消費するため、大規模な層やその場での層の用途にはあまり適していません。.
( エアロゲルコーティング)
こうした制限を取り除くには, 周囲ストレス乾燥の進歩 (APD) 実際、高圧装置を必要とせずに堅牢なエアロゲルコーティングを製造できるようになりました。.
これは、シリル化剤を使用したシリカネットワークの表面調整によって達成されます。 (例えば, トリメチルクロロシラン), 表面のヒドロキシル基を疎水性部分に置き換えます。, 蒸発中の毛細管力の低下.
結果として得られる被覆は、以下の気孔率を維持します。 90% 厚みはわずか0.1– 0.3 g/cm3, 絶縁性能を保護しながら、スケーラブルな製造を可能にします.
2. 熱効率と機械効率の特性
2.1 優れた断熱性と熱伝導抑制効果
エアロゲル被覆材の住宅用特性として最もよく知られているのは、その超低熱伝導率です。, 一般に～から変化する 0.012 に 0.020 W/m・K（周囲条件）– 静止空気と同等であり、ポリウレタンなどの従来の断熱材よりも大幅に低い (0.025– 0.030 W/m・K )またはミネラルウール (0.035– 0.040 W/m・K).
この効率は、ナノ構造に固有の 3 つの温熱伝達抑制メカニズムのセットに由来します。: シリカ靭帯の薄いネットワークにより固体透過が最小限に抑えられる, 100 nm 未満の細孔におけるクヌーセン拡散による最小限の気泡伝導, ドーピングまたは色素強化による放射線伝達の低減.
賢明な用途で, 薄い層でも (1– 5 mm) エアロゲル仕上げにより耐熱性を達成できる (R値) はるかに厚い従来の断熱材に匹敵する, 航空宇宙分野でスペースに制約のあるスタイルを可能にする, 封筒の開発中, そしてモバイルガジェット.
さらに, エアロゲル層は広大な温度範囲にわたって安全なパフォーマンスを示します, 極低温の問題から (-200 ℃ )適度な高温に (約 600 純粋なシリカ系の場合は°C), 過酷な環境に適したものにする.
赤外線反射顔料や多層構造を強化することで、低い放射率と日射反射率をさらに高めることができます。, 太陽光にさらされる用途における放射シールドの向上.
2.2 機械的耐久性と基材の適合性
極度の多孔性にもかかわらず, 最新のエアロゲル仕上げは驚くべき機械的堅牢性を示します, 特にポリマーバインダーまたはナノファイバーで強化された場合.
有機-無機配合物の交雑, シリカエアロゲルとポリマーを統合したものなど, エポキシ, またはポリシロキサン, 適応力を高める, 接着力, そして耐衝撃性, コーティングが振動に耐えられるようにする, 熱サイクル, そして小さな磨耗.
これらのハイブリッド システムは、優れた断熱性能を維持しながら、最大 5 の破断点伸びを実現します。– 10%, 圧力による破損を防ぐ.
多様な基材との結合– 鋼鉄, アルミニウム, コンクリート, ガラス, 多用途のフォイル– 表面下塗りによって達成されます, 化学結合の代表者, または治療中のその場結合.
さらに, エアロゲル層は疎水性または超疎水性になるように作成できます, 水をはじき、断熱効果を低下させたり腐食を促進する可能性のある湿気の侵入を防ぎます。.
この機械的耐久性と耐環境性の組み合わせにより、屋外での長寿命が向上します。, 海洋, および産業用セットアップ.
3. 実用的な多用途性と多機能の組み合わせ
3.1 音響減衰および音響遮断機能
熱管理を超えて, エアロゲル仕上げは、そのオープンポアナノ構造により、防音において大きな可能性を示します, 厚い損失と内部摩擦によって音エネルギーを消散します。.
曲がりくねったナノポアネットワークが音波の拡散を阻止, 特に中から高の規則性の品種, エアロゲル仕上げを効率的に行い、航空宇宙の客室内の騒音を低減します。, 自動車パネル, 建物の壁面など.
粘弾性層または微細穴と一体化すると、, エアロゲルベースのシステムは、重量をほとんど追加せずに広帯域の音声吸収を達成できます。– 重量に敏感な用途において重要な利点.
この多機能により、統合された熱音響バリアの設計が可能になります。, 複雑な設定における多数の個別のレイヤーの必要性を軽減します。.
3.2 耐火性と減煙性
エアロゲルのカバーは本質的に不燃性です, シリカベースのシステムは火に油を注ぐことがなく、一般的な建築物や建築物、断熱製品の発火因子をはるかに超える温度レベルに耐えることができるためです。.
木材などの可燃性下地に関する場合, ポリマー, または繊維, エアロゲルコーティングは熱障害物として機能します, 熱の伝達と熱分解を遅らせる, したがって、耐火性が向上し、避難時間が長くなります。.
一部の配合には膨張性添加剤または難燃性ドーパントが組み込まれています (例えば, リンまたはホウ素物質) 加熱すると膨張するもの, 下の材料をよりよく保護する保護炭層を作成します。.
加えて, 多くのポリマーベースの断熱材とは異なります, エアロゲル層は、高温にさらされた場合でも煙の発生を最小限に抑え、有害な揮発性物質を発生させません。, トンネルなどの囲まれた環境での安全性の向上, 船, そして高層ビル.
4. あらゆる分野にわたる産業用途および新たな用途
4.1 建築および産業機器のエネルギー効率
エアロゲル仕上げにより、スタイルとフレームワークの簡単な熱管理が変わります.
Windowsに適用, 壁面, そして屋根材, 伝導性と放射性の温熱交換を最小限に抑えることで、家庭の冷暖房量を削減します。, ネット・ゼロ・エネルギーの建物レイアウトに貢献.
透明エアロゲルコーティング, 特に, 熱利得を遮断しながら昼間の伝播を可能にする, 天窓やカーテンウォールの表面に最適です.
工業用配管および貯蔵タンク内, エアロゲルでコーティングされた断熱材により、蒸気中の電力損失が減少します。, 極低温, およびプロセス液体システム, 機能効率を高め、二酸化炭素排出を最小限に抑える.
薄型なので、標準的な外装材を設置できないスペースが限られたエリアでも後付けが可能です。.
4.2 航空宇宙, 防衛, とウェアラブルイノベーションの同化
航空宇宙分野, エアロゲル コーティングは、大気圏突入や深宇宙ミッション中の厳しい温度レベルの変化から敏感なコンポーネントを保護します。.
熱保護システムに使用されます (TPS), 衛星ハウジング, 宇宙飛行士フィットの裏地, 軽量化がそのまま打ち上げコストの削減につながる.
保護用途において, エアロゲルでコーティングされた生地は、北極や砂漠の環境での作業者やツールに軽量の断熱材を提供します。.
賢い衣服の体温を維持する多用途エアロゲル化合物から得られるウェアラブル技術, 社外設備, および医療用熱政策システム.
さらに, 研究では、センシングユニットまたは相変化材料を埋め込んだエアロゲル仕上げを発見しています (PCM) 柔軟な, 環境問題に適応する受容性断熱材.
ついに, エアロゲル コーティングは、マクロスケールのエネルギー問題に対処するナノスケール エンジニアリングの力を実証します。, 安全, そして持続可能性.
超低熱伝導率と機械的柔軟性および多機能能力を統合することにより, 彼らは表面工学の限界を再定義しています.
生産コストが下がり、塗布方法がより効果的になるにつれて, エアロゲル被覆材は次世代断熱材の代表的な製品として位置付けられています, 安全システム, 市場全体にわたるインテリジェントな表面積.
5. 乞う
Cabr-Concrete は、以上の量のコンクリート混和剤のサプライヤーです。 12 ナノビルディングの省エネルギーとナノテクノロジー開発における長年の経験. クレジットカードによる支払いを受け付けます, T/T, ウエストユニオンとペイパル. TRUNNANO は FedEx を通じて海外の顧客に商品を発送します, DHL, 飛行機で, または海によって. 高品質のコンクリート混和剤をお探しなら, お気軽にお問い合わせください。.
タグ:エアロゲルコーティング, シリカエアロゲル断熱コーティング, 断熱コーティング
すべての記事と写真はインターネットからのものです. 著作権上の問題がある場合, 削除するには時間内にご連絡ください.
お問い合わせください