1. Bistvena znanost in nanoarhitekturna zasnova aerogelnih prevlek
1.1 Izvor in razlaga premazov na osnovi aerogelov
(Aerogelni premazi)
Prevleke iz aerogelov predstavljajo transformativno pot funkcionalnih izdelkov, ki izhajajo iz širšega gospodinjstva aerogelov– ultraporozen, trdne snovi z nizko gostoto, ki so znane po izjemni toplotni izolaciji, visoko območje, in nanometrska arhitekturna struktura moči.
Za razliko od običajnih monolitnih aerogelov, ki so običajno ranljive in jih je težko vključiti v zapletene geometrije, plasti aerogela se uporabljajo kot tanki filmi ali površinske plasti na substratih, kot je jeklo, polimeri, tkanine, ali gradbenih izdelkov.
Te plasti ohranijo osnovne lastnosti aerogelov v razsutem stanju– zlasti njihova nanometrska poroznost in zmanjšana toplotna prevodnost– hkrati pa zagotavlja povečano mehansko žilavost, vsestranskost, in preprostost nanašanja s strategijami, kot je pršenje, potapljanje, ali obdelava z valja na zvitek.
Primarna sestavina mnogih plasti aerogela je silicijev dioksid (SiO DVA), čeprav so sistemi križancev, ki vsebujejo polimere, ogljik, ali keramični predhodniki so v veliki meri izkoriščeni za prilagajanje funkcionalnosti.
Specifična lastnost aerogelnih prevlek je njihova nanostrukturna mreža, običajno sestavljen iz medsebojno povezanih nanodelcev, ki ustvarjajo pore spodaj navedenih velikosti 100 nanometrov– manjša od srednje komplementarne poti zračnih delcev.
Ta arhitekturna omejitev učinkovito zavira plinsko prevodnost in konvekcijski prenos toplote, zaradi česar so aerogelni zaključki med priznanimi najbolj zanesljivimi toplotnimi izolatorji.
1.2 Poti sinteze in mehanizmi sušenja
Konstrukcija aerogelnih prevlek se začne s tvorbo mreže vlažnega gela s sol-gel kemijo, kjer so molekularni predhodniki, kot je tetraetil ortosilikat (TEOS) so podvrženi reakcijam hidrolize in kondenzacije v tekočem mediju, da tvorijo tridimenzionalno mrežo silicijevega dioksida.
Ta postopek je mogoče natančno nastaviti za nadzor velikosti por, bitna morfologija, in gostoto zamreženja s ponovnim prilagajanjem specifikacij, kot je pH, razmerje med vodo in prekurzorjem, in prijazen voznik.
Ko je mreža gela ustvarjena v postavitvi tankega filma na substratu, ključna ovira je, da se znebite tekočine iz por, ne da bi porušili občutljivo nanostrukturo– problem, ki se tradicionalno rešuje s superkritičnim sušenjem.
Pri superkritičnem sušenju, topilo (na splošno alkohol ali CO₂) je segret in pod pritiskom nad kritično točko, znebiti se vmesnika tekočina-para in zaustaviti krčenje, ki ga povzroča kapilarna napetost.
Čeprav učinkovito, ta tehnika je energijsko intenzivna in veliko manj primerna za velike ali in situ plastične aplikacije.
( Aerogelni premazi)
Da bi se znebili teh omejitev, napredek pri sušenju v okolju (APD) so dejansko omogočili proizvodnjo robustnih aerogelnih premazov brez potrebe po visokotlačnih napravah.
To se doseže s površinsko prilagoditvijo mreže silicijevega dioksida z uporabo sililacijskih predstavnikov (npr., trimetilklorosilan), ki nadomeščajo površinske hidroksilne skupine s hidrofobnimi deli, zmanjšanje kapilarnih sil med izhlapevanjem.
Dobljene obloge ohranjajo preseženo poroznost 90% in debelina le 0,1– 0.3 g/cm³, ščiti njihovo izolativno zmogljivost, hkrati pa omogoča prilagodljivo proizvodnjo.
2. Značilnosti toplotne in mehanske učinkovitosti
2.1 Izjemna toplotna izolacija in zaviranje prenosa toplote
Najbolj znana stanovanjska lastnost aerogelnih oblog je njihova izjemno nizka toplotna prevodnost, na splošno se razlikujejo od 0.012 do 0.020 W/m · K pri pogojih okolja– enakovredna mirujočemu zraku in dramatično nižja od tradicionalnih izolacijskih materialov, kot je poliuretan (0.025– 0.030 W/m · K )ali mineralna volna (0.035– 0.040 W/m · K).
Ta učinkovitost izhaja iz nabora treh mehanizmov za zaviranje prenosa toplote, ki so del nanostrukture: minimalen trdni prenos zaradi tanke mreže ligamentov iz kremena, minimalna aeriformna prevodnost zaradi Knudsenove difuzije v porah pod 100 nm, in zmanjšan prenos sevanja z dopingom ali izboljšanjem pigmenta.
V razumnih aplikacijah, tudi tanke plasti (1– 5 mm) končne obdelave z aerogelom lahko doseže toplotno odpornost (R-vrednost) primerljiva z veliko debelejšo tradicionalno izolacijo, omogočanje prostorsko omejenih slogov v letalstvu, razvijanje ovojnic, in mobilnih pripomočkov.
Poleg tega, plasti aerogela zagotavljajo varno delovanje v širokem temperaturnem območju, od kriogenih težav (-200 ° C )do zmerno visokih temperatur (približno 600 °C za sisteme čistega silicijevega dioksida), zaradi česar so primerni za težka okolja.
Njihovo nizko emisivnost in sončni odboj je mogoče dodatno povečati s konsolidacijo infrardečih odbojnih pigmentov ali večplastnih arhitektur, izboljšanje zaščite pred sevanjem v aplikacijah, izpostavljenih soncu.
2.2 Mehanska vzdržljivost in združljivost s podlago
Ne glede na njihovo izjemno poroznost, sodobni aerogelni zaključki izkazujejo presenetljivo mehansko robustnost, še posebej, če so ojačani s polimernimi vezivi ali nanovlakni.
Križanje organsko-anorganskih formulacij, kot so tisti, ki integrirajo silicijeve aerogele s polimeri, epoksi, ali polisiloksani, povečati prilagodljivost, adhezija, in odpornost na udarce, omogoča, da premaz prenese vibracije, termično kroženje, in majhne odrgnine.
Ti hibridni sistemi ohranjajo odlično izolacijo, medtem ko dosegajo raztezek pri vrednostih preloma do 5– 10%, zaščita pred zlomom pod pritiskom.
Vezi se na različne podlage– jeklo, aluminij, beton, steklo, in vsestranske folije– se doseže s temeljnim premazom površine, predstavniki kemičnega združevanja, ali in-situ lepljenje med zdravljenjem.
Dodatno, plasti aerogela so lahko izdelane tako, da so hidrofobne ali superhidrofobne, odbija vodo in preprečuje vdor vlage, ki bi lahko poslabšala učinkovitost izolacije ali spodbudila korozijo.
Ta kombinacija mehanske vzdržljivosti in odpornosti na okolje izboljša dolgo življenjsko dobo na prostem, morski, in industrijske postavitve.
3. Praktična vsestranskost in večnamenska kombinacija
3.1 Zmožnosti akustičnega dušenja in zvočne izolacije
Poleg termičnega upravljanja, zaključki iz aerogelov kažejo znaten potencial pri zvočni izolaciji zaradi svoje nanostrukture z odprtimi porami, ki razprši zvočno energijo preko debelih izgub in notranjega trenja.
Vijugasta mreža nanopor ovira širjenje akustičnih valov, zlasti v sorti s srednjo do visoko pravilnostjo, zaradi česar so aerogelni zaključki učinkoviti pri zmanjševanju hrupa v letalskih kabinah, avtomobilske plošče, in gradbenih zidnih površin.
Ko je integriran z viskoelastičnimi plastmi ali mikroperforiranimi, se bori z, sistemi na osnovi aerogela lahko dosežejo širokopasovno absorpcijo zvoka z zelo malo dodane teže– bistvena prednost pri aplikacijah, ki so občutljive na težo.
Ta multifunkcionalnost omogoča oblikovanje integriranih toplotno-akustičnih barier, zmanjšanje zahteve po številnih ločenih slojih v zapletenih nastavitvah.
3.2 Lastnosti požarne odpornosti in zmanjšanja dima
Aerogelne obloge so same po sebi negorljive, ker sistemi na osnovi silicijevega dioksida ne dodajajo goriva ognju in lahko vzdržijo temperaturne ravni, ki so precej višje od faktorjev vžiga tipičnih gradbenih in konstrukcijskih ter izolacijskih izdelkov.
V povezavi z vnetljivimi substrati, kot je les, polimeri, ali tekstila, aerogelne prevleke delujejo kot toplotna ovira, upočasnitev prenosa toplote in pirolize, s čimer se poveča požarna odpornost in podaljša čas pobega.
Nekatere formule vključujejo intumescentne dodatke ali negorljive dodatke (npr., fosforjeve ali borove snovi) ki se pri segrevanju razširijo, ustvarjanje zaščitne plasti zoglenitev, ki bolje ščiti spodnji material.
Poleg tega, za razliko od številnih izolacij na osnovi polimerov, plasti aerogela ustvarijo minimalno količino dima in nobenih škodljivih hlapnih snovi, ko so izpostavljene visoki temperaturi, izboljšanje varnosti v zaprtih okoljih, kot so predori, ladje, in visokih stavb.
4. Industrijske in nastajajoče aplikacije v vseh sektorjih
4.1 Energetska učinkovitost v zgradbah in industrijski opremi
Aerogelni zaključki spreminjajo enostavno upravljanje toplote v slogu in okvirju.
Uporabljeno za okna, stenske površine, in strešne kritine, zmanjšajo tone ogrevanja in hlajenja doma z zmanjšanjem prevodne in radiacijske izmenjave toplote, prispevajo k zasnovam stavb z ničelno neto energijo.
Transparentni aerogelni premazi, posebej, omogoči prenos podnevi, medtem ko blokira toplotno pridobitev, zaradi česar so popolni za strešna okna in stenske zavese.
V industrijskih ceveh in skladiščnih rezervoarjih, izolacija, prevlečena z aerogelom, zmanjša izgubo moči v pari, kriogeni, in sistemi procesnih tekočin, povečanje funkcionalne učinkovitosti in zmanjšanje emisij ogljika.
Njihov tanek profil omogoča naknadno vgradnjo v prostorsko omejenih območjih, kjer standardne obloge ni mogoče namestiti.
4.2 Aerospace, obramba, in asimilacija nosljivih inovacij
V letalstvu, prevleke iz aerogela ščitijo občutljive komponente pred hudimi temperaturnimi spremembami med ponovnim vstopom v atmosfero ali misijami v globoko vesolje.
Uporabljajo se v sistemih toplotne zaščite (TPS), satelitska ohišja, in astronavtske podloge, kjer se prihranki pri teži neposredno spremenijo v nižje stroške lansiranja.
V aplikacijah za zaščito, tkanine, prevlečene z aerogelom, ponujajo lahko toplotno izolacijo za delavce in orodja v arktičnem ali puščavskem ozračju.
Nosljiva tehnologija pridobi z vsestranskimi aerogelnimi spojinami, ki ohranjajo telesno temperaturo v modrih oblačilih, zunanja oprema, in sistemi medicinske toplotne politike.
Dodatno, študija odkriva aerogelne zaključke z vgrajenimi zaznavalnimi enotami ali materiali s fazno spremembo (PCM-ji) za prilagodljivo, sprejemljiva izolacija, ki se prilagaja ekološkim problemom.
Končno, aerogelne prevleke ponazarjajo moč inženiringa v nanometrskem merilu za reševanje težav v energetiki na makro ravni, varnost, in trajnost.
Z integracijo ultra nizke toplotne prevodnosti z mehansko fleksibilnostjo in večnamensko zmogljivostjo, na novo definirajo meje površinskega inženirstva.
Ker so proizvodni stroški nižji, so metode uporabe veliko bolj učinkovite, obloge iz aerogela naj bi postale tipičen izdelek v izolaciji naslednje generacije, varnostni sistemi, in inteligentne površine na vseh trgih.
5. Beg
Cabr-Beton je dobavitelj dodatkov za beton z nad 12 dolgoletne izkušnje pri varčevanju z energijo v nanogradnjah in razvoju nanotehnologije. Sprejema plačilo s kreditno kartico, T/T, West Union in Paypal. TRUNNANO bo blago poslal strankam v tujino prek FedExa, DHL, po zraku, ali po morju. Če iščete visoko kakovostne dodatke za beton, vas prosimo, da nas kontaktirate in pošljete povpraševanje.
Oznake:Aerogelni premazi, Toplotnoizolacijski premaz iz silicijevega dioksida, toplotnoizolacijski premaz
Vsi članki in slike so iz interneta. Če obstajajo težave z avtorskimi pravicami, za brisanje nas pravočasno kontaktirajte.
Povprašajte nas