1. Základná veda a nanoarchitektonický dizajn aerogélových povlakov
1.1 Pôvod a interpretácia povlakov na báze aerogélu
(Aerogélové nátery)
Aerogélové kryty predstavujú transformačný kurz funkčných produktov odvodených zo širšej domácnosti aerogélov– ultraporézny, pevné látky s nízkou hustotou známe pre svoju pozoruhodnú tepelnú izoláciu, vysoká oblasť, a architektonická silová štruktúra nanometrov.
Na rozdiel od bežných monolitických aerogélov, ktoré sú zvyčajne zraniteľné a ťažko sa začleňujú do zložitých geometrií, aerogélové vrstvy sa používajú ako tenké filmy alebo povrchové vrstvy na substrátoch, ako sú ocele, polyméry, tkaniny, alebo stavebné výrobky.
Tieto vrstvy si zachovávajú základné vlastnosti objemových aerogélov– najmä ich pórovitosť nanometrov a zníženú tepelnú vodivosť– a zároveň poskytuje zvýšenú mechanickú húževnatosť, všestrannosť, a jednoduchosť aplikácie so stratégiami, ako je striekanie, máčaním, alebo spracovanie roll-to-roll.
Primárnou zložkou mnohých vrstiev aerogélu je oxid kremičitý (SiO DVA), aj keď krížené systémy obsahujúce polyméry, uhlíka, alebo keramické predskoky sa výrazne využívajú na prispôsobenie funkčnosti.
Špecifikujúcim atribútom aerogélových povlakov je ich nanoštruktúrovaná sieť, bežne zložené zo vzájomne prepojených nanočastíc, ktoré vytvárajú póry s veľkosťou nižšie 100 nanometrov– menšia ako stredná komplementárna dráha častíc vzduchu.
Toto architektonické obmedzenie účinne potláča vedenie plynov a konvekčný prenos tepla, robí aerogélové povrchové úpravy jedným z najspoľahlivejších uznávaných tepelných izolátorov.
1.2 Syntézne cesty a sušiace mechanizmy
Konštrukcia aerogélových povlakov začína vytvorením vlhkej gélovej siete prostredníctvom sol-gél chémie, kde molekulárne predchodcovia, ako je tetraetylortosilikát (TEOS) podliehajú hydrolýze a kondenzačným reakciám v tekutom médiu za vzniku trojrozmernej siete oxidu kremičitého.
Tento postup je možné doladiť na kontrolu veľkosti pórov, bitová morfológia, a hustota zosieťovania opätovným nastavením špecifikácií, ako je pH, pomer vody k prekurzoru, a druh vodiča.
Po vytvorení gélovej siete v rámci tenkého filmu na substráte, Rozhodujúca prekážka závisí od zbavenia sa pórovej tekutiny bez narušenia jemnej nanoštruktúry– problém, ktorý sa tradične rieši superkritickým sušením.
Pri superkritickom vysychaní, rozpúšťadlo (všeobecne alkohol alebo CO ₂) je zahriaty a natlakovaný nad svoj kritický bod, zbaviť sa rozhrania kvapalina-para a zastaviť zmršťovanie vyvolané kapilárnym stresom.
Zatiaľ čo efektívne, táto technika je energeticky náročná a oveľa menej vhodná pre aplikácie veľkých vrstiev alebo aplikácií in situ.
( Aerogélové nátery)
Aby sme sa zbavili týchto obmedzení, pokroky v sušení pri okolitom strese (APD) skutočne umožnili výrobu robustných aerogélových povlakov bez potreby vysokotlakových zariadení.
To sa dosiahne úpravou povrchu kremičitej siete pomocou silylačných zástupcov (napr., trimetylchlórsilán), ktoré nahrádzajú povrchové hydroxylové tímy hydrofóbnymi časťami, zníženie kapilárnych síl počas odparovania.
Výsledné krytiny si zachovávajú nadštandardnú pórovitosť 90% a hrúbka len 0,1– 0.3 g/cm³, chráni ich izolačné vlastnosti a zároveň umožňuje škálovateľnú výrobu.
2. Vlastnosti tepelnej a mechanickej účinnosti
2.1 Výnimočná tepelná izolácia a potlačenie prenosu tepla
Najznámejšou obytnou vlastnosťou aerogélových krytín je ich ultra nízka tepelná vodivosť, vo všeobecnosti sa líši od 0.012 do 0.020 W/m · K pri okolitých podmienkach– ekvivalentné tichému vzduchu a výrazne nižšie ako tradičné izolačné materiály, ako je polyuretán (0.025– 0.030 W/m · K )alebo minerálna vlna (0.035– 0.040 W/m · K).
Táto účinnosť vychádza zo súboru troch mechanizmov na potlačenie prenosu tepla, ktoré sú vlastné nanoštruktúre: minimálny pevný prenos vďaka tenkej sieti kremičitých väzov, minimálne aeriformné vedenie v dôsledku Knudsenovej difúzie v póroch pod 100 nm, a znížený prenos žiarenia prostredníctvom dopingu alebo zosilnenia pigmentu.
V rozumných aplikáciách, aj tenké vrstvy (1– 5 mm) aerogélovej povrchovej úpravy môže dosiahnuť tepelnú odolnosť (R-hodnota) porovnateľné s oveľa hrubšou tradičnou izoláciou, umožňujúci priestorovo obmedzené štýly v letectve, vyvíjanie obálok, a mobilné gadgety.
Navyše, aerogélové vrstvy vykazujú bezpečný výkon v širokom rozsahu teplôt, z kryogénnych problémov (-200 °C )na mierne vysoké teploty (približne 600 ° C pre systémy čistého oxidu kremičitého), vďaka čomu sú vhodné do náročných prostredí.
Ich nízka emisivita a slnečná odrazivosť môžu byť ďalej posilnené konsolidáciou infračervených reflexných pigmentov alebo viacvrstvových architektúr, zlepšenie tienenia žiarenia v aplikáciách vystavených slnečnému žiareniu.
2.2 Mechanická odolnosť a kompatibilita so substrátom
Bez ohľadu na ich extrémnu pórovitosť, moderné aerogélové povrchové úpravy vykazujú prekvapivú mechanickú robustnosť, najmä pri vystužení polymérnymi spojivami alebo nanovláknami.
Kríženie organicko-anorganických formulácií, ako sú tie, ktoré integrujú aerogély oxidu kremičitého s polymérmi, epoxidy, alebo polysiloxány, zvýšiť prispôsobivosť, priľnavosť, a odolnosť proti nárazu, čo umožňuje povlaku znášať vibrácie, tepelné cyklovanie, a malým odieraním.
Tieto hybridné systémy si zachovávajú vynikajúci izolačný výkon a zároveň dosahujú predĺženie pri pretrhnutí až do hodnoty 5– 10%, chráni pred zlomením pod tlakom.
Väzba na rôzne substráty– oceľ, hliník, betón, sklo, a všestranné fólie– sa dosiahne povrchovým základným náterom, zástupcov chemického kombinovania, alebo naviazanie in situ počas liečby.
Okrem toho, aerogélové vrstvy môžu byť vytvorené tak, aby boli hydrofóbne alebo superhydrofóbne, odpudzovanie vody a zastavenie prenikania vlhkosti, ktorá by mohla zhoršiť účinnosť izolácie alebo podporiť koróziu.
Táto kombinácia mechanickej odolnosti a odolnosti voči životnému prostrediu zlepšuje dlhú životnosť vonku, námorný, a priemyselné nastavenia.
3. Praktická všestrannosť a multifunkčná kombinácia
3.1 Akustické tlmenie a zvukové izolačné schopnosti
Okrem tepelnej správy, aerogélové povrchové úpravy vykazujú značný potenciál v akustickej izolácii vďaka svojej nanoštruktúre s otvorenými pórmi, ktorý rozptyľuje zvukovú energiu prostredníctvom veľkých strát a vnútorného trenia.
Kľukatá sieť nanopórov bráni šíreniu akustických vĺn, konkrétne v odrode so strednou až vysokou pravidelnosťou, robí aerogélové povrchové úpravy účinnými pri znižovaní hluku v leteckých kabínach, automobilové panely, a povrchy stien budov.
Pri integrácii s viskoelastickými vrstvami alebo mikroperforáciou zápasia s, Systémy na báze aerogélu môžu dosiahnuť širokopásmovú absorpciu zvuku s veľmi malou pridanou hmotnosťou– zásadná výhoda v aplikáciách citlivých na hmotnosť.
Táto multifunkčnosť umožňuje navrhnúť integrované tepelno-akustické bariéry, zníženie požiadavky na početné samostatné vrstvy v zložitých nastaveniach.
3.2 Vlastnosti požiarnej odolnosti a redukcie dymu
Aerogélové poťahy sú vo svojej podstate nehorľavé, pretože systémy na báze oxidu kremičitého nepridávajú palivo do ohňa a môžu odolávať teplotným úrovniam oveľa viac ako faktory vznietenia typických stavebných a stavebných a izolačných produktov.
V súvislosti s horľavými substrátmi, ako je drevo, polyméry, alebo textílie, aerogélové povlaky fungujú ako tepelná prekážka, oneskorenie prenosu tepla a pyrolýzy, čím sa zvyšuje požiarna odolnosť a zvyšuje sa únikový čas.
Niektoré receptúry obsahujú intumescentné prísady alebo prísady spomaľujúce horenie (napr., látky fosforu alebo bóru) ktoré sa pri zahrievaní rozširujú, vytvára ochrannú zuhoľnatenú vrstvu, ktorá lepšie chráni podkladový materiál.
Okrem toho, na rozdiel od mnohých izolácií na báze polymérov, vrstvy aerogélu vytvárajú minimálny dym a žiadne škodlivé prchavé látky, keď sú vystavené vysokému teplu, zlepšenie bezpečnosti v uzavretých prostrediach, ako sú tunely, lode, a výškové budovy.
4. Priemyselné a vznikajúce aplikácie v rámci sektorov
4.1 Energetická efektívnosť v budovách a priemyselných zariadeniach
Aerogélové povrchové úpravy menia štýl a štruktúru jednoduchého tepelného manažmentu.
Aplikované na okná, povrchy stien, a strešné krytiny, znižujú tony vykurovania a chladenia domácností minimalizovaním vodivej a sálavej výmeny tepla, prispieva k usporiadaniu budov s nulovou čistou energiou.
Priehľadné aerogélové povlaky, najmä, povoliť denný prenos a zároveň blokovať tepelný zisk, vďaka tomu sú ideálne pre strešné okná a povrchy závesných stien.
V priemyselných potrubiach a skladovacích nádržiach, Aerogélom potiahnutá izolácia znižuje stratu energie vo výparoch, kryogénne, a procesné kvapalné systémy, zvýšenie funkčnej účinnosti a minimalizácia emisií uhlíka.
Ich tenký profil umožňuje dodatočnú montáž v priestoroch s obmedzeným priestorom, kde nie je možné inštalovať štandardné opláštenie.
4.2 Letectvo a kozmonautika, Obrana, a nositeľná asimilácia inovácií
Vo vesmíre, aerogélové povlaky zaisťujú citlivé komponenty pred prudkými zmenami úrovne teploty počas opätovného vstupu do atmosféry alebo misií do hlbokého vesmíru.
Používajú sa v systémoch tepelnej ochrany (TPS), satelitné kryty, a astronaut fit výstelky, kde sa úspora hmotnosti priamo premení na nižšie náklady na spustenie.
V ochranných aplikáciách, Tkaniny potiahnuté aerogélom ponúkajú ľahkú tepelnú izoláciu pre pracovníkov a nástroje v arktickej alebo púštnej atmosfére.
Nositeľná technológia získa z všestranných aerogélových zlúčenín, ktoré zachovávajú telesnú teplotu v múdrych odevoch, vonkajšie vybavenie, a systémy lekárskej tepelnej politiky.
Okrem toho, štúdia objavuje aerogélové povrchové úpravy so zabudovanými snímacími jednotkami alebo materiálmi s fázovou zmenou (PCM) pre flexibilné, receptívna izolácia, ktorá sa prispôsobuje ekologickým problémom.
Konečne, aerogélové povlaky sú príkladom sily inžinierstva nanometrov pri riešení ťažkostí v energetike na makroúrovni, bezpečnosť, a udržateľnosť.
Integráciou ultranízkej tepelnej vodivosti s mechanickou flexibilitou a multifunkčnými kapacitami, nanovo definujú hranice povrchového inžinierstva.
Keďže výrobné náklady sú nižšie a aplikačné metódy sú oveľa efektívnejšie, aerogélové krytiny sú umiestnené tak, aby sa stali typickým produktom izolácie novej generácie, bezpečnostné systémy, a inteligentné povrchové plochy na trhoch.
5. Prosiť
Cabr-Concrete je dodávateľom prísad do betónu s nad 12 roky skúseností v oblasti šetrenia energie v nanostavbách a vývoja nanotechnológií. Prijíma platby prostredníctvom kreditnej karty, T/T, West Union a Paypal. TRUNNANO doručí tovar zákazníkom do zámoria prostredníctvom FedEx, DHL, letecky, alebo po mori. Ak hľadáte kvalitnú prísadu do betónu, neváhajte nás kontaktovať a pošlite dopyt.
Tagy:Aerogélové nátery, Silica Aerogel tepelne izolačný náter, tepelnoizolačný náter
Všetky články a obrázky sú z internetu. Ak existujú nejaké problémy s autorskými právami, kontaktujte nás včas na odstránenie.
Opýtajte sa nás