1. การออกแบบระดับนาโนและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุของแอโรเจล
1.1 กำเนิดและกรอบการทำงานที่สำคัญของผลิตภัณฑ์ Airgel
(การเคลือบฉนวน Airgel)
การเคลือบฉนวนของ Airgel แสดงถึงการพัฒนาการเปลี่ยนแปลงในเทคโนโลยีสมัยใหม่ในการตรวจสอบความร้อน, มีรากฐานมาจากโครงสร้างนาโนที่แตกต่างกันของแอโรเจล– น้ำหนักเบาเป็นพิเศษ, ผลิตภัณฑ์ที่มีรูพรุนเกิดจากเจลซึ่งองค์ประกอบของเหลวถูกเปลี่ยนด้วยแก๊สโดยไม่ทำให้โครงข่ายที่แข็งแกร่งพังทลาย.
ก่อตั้งครั้งแรกในช่วงทศวรรษที่ 1930 โดย Samuel Kistler, แอโรเจลยังคงเป็นความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการมานานหลายทศวรรษ เนื่องมาจากความเปราะบางและต้นทุนการผลิตที่สูง.
แต่ถึงอย่างไร, การพัฒนาในปัจจุบันในด้านเคมีของโซล-เจลและกลยุทธ์การทำให้แห้งทำให้สามารถรวมอนุภาคแอโรเจลให้เป็นแบบยืดหยุ่นได้, ฉีดพ่นได้, และสูตรชั้นแปรงปัดได้, ปลดล็อกศักยภาพสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ที่แพร่หลาย.
แกนหลักของความสามารถในการเป็นฉนวนของแอโรเจลนั้นอยู่ที่โครงสร้างที่สามารถซึมผ่านได้ระดับนาโน: ปกติจะประกอบด้วยซิลิกา (SiO ₂), วัสดุแสดงความพรุนที่เกินกว่านั้น 90%, โดยมีขนาดรูพรุนเป็นหลักอยู่ที่ 2– 50 อาร์เรย์นาโนเมตร– ระบุไว้ด้านล่างของอนุภาคอากาศที่ไม่มีค่าใช้จ่ายเฉลี่ย (~ 70 นาโนเมตรที่ปัญหาสิ่งแวดล้อม).
การกักเก็บระดับนาโนนี้ช่วยลดการส่งผ่านความร้อนของก๊าซได้อย่างมาก, เนื่องจากอนุภาคอากาศไม่สามารถถ่ายโอนพลังงานจลน์ได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านการชนภายในพื้นที่จำกัดดังกล่าว.
พร้อมกัน, โครงข่ายซิลิกาแข็งถูกสร้างขึ้นมาให้มีความคดเคี้ยวและไม่ต่อเนื่อง, ลดการถ่ายโอนความร้อนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าผ่านเวทีของแข็ง.
ผลลัพธ์ที่ได้คือวัสดุที่มีค่าการนำความร้อนที่เหมาะสมที่สุดชนิดใดชนิดหนึ่งที่ทราบกันดี– โดยทั่วไประหว่าง 0.012 และ 0.018 W/m · K ที่ระดับอุณหภูมิพื้นที่– ก้าวไปไกลกว่าวัสดุฉนวนมาตรฐาน เช่น ขนแร่, โฟมโพลียูรีเทน, หรือโพลีสไตรีนที่เพิ่มขึ้น.
1.2 การพัฒนาจากแอโรเจลเสาหินไปจนถึงการเคลือบแบบผสม
แอโรเจลในยุคแรกๆ ถูกผลิตขึ้นมาว่าเปราะบาง, บล็อกเสาหิน, การจำกัดการใช้งานเฉพาะด้านการบินและอวกาศเฉพาะกลุ่มและการใช้งานทางคลินิก.
การเปลี่ยนแปลงไปสู่การหุ้มฉนวนคอมโพสิตแอโรเจลได้รับแรงผลักดันจากข้อกำหนดด้านความอเนกประสงค์, เป็นไปตามข้อกำหนด, และแผงกั้นความร้อนที่ปรับขนาดได้ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับรูปทรงที่ซับซ้อน เช่น ท่อ, การปิดระบบ, และพื้นที่ผิวอุปกรณ์ไม่เรียบ.
ชั้นแอโรเจลสมัยใหม่ประกอบด้วยแกรนูลแอโรเจลที่ขูดอย่างระมัดระวัง (โดยทั่วไปแล้ว 1– 10 ขนาด ไมโครเมตร) กระจายอยู่ภายในสารยึดเกาะโพลีเมอร์ เช่น อะคริลิก, ซิลิโคน, หรืออีพอกซี.
( การเคลือบฉนวน Airgel)
สูตรไฮบริดเหล่านี้รักษาประสิทธิภาพเชิงความร้อนโดยธรรมชาติของแอโรเจลบริสุทธิ์ไว้ได้มาก ขณะเดียวกันก็ได้รับความทนทานทางกล, พันธบัตร, และทนต่อสภาพอากาศ.
ขั้นตอนเครื่องผูก, ในขณะที่การนำความร้อนเพิ่มขึ้นบ้าง, ให้การทำงานร่วมกันที่สำคัญและช่วยให้สามารถใช้งานได้โดยวิธีการเชิงพาณิชย์ทั่วไปรวมถึงการกระเด็น, กลิ้ง, หรือจุ่ม.
ที่สำคัญที่สุด, ส่วนปริมาณของบิตแอโรเจลได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อรักษาเสถียรภาพของประสิทธิภาพของฉนวนและความเสถียรของฟิล์ม– โดยทั่วไปจะแตกต่างจาก 40% ถึง 70% โดยปริมาตรในสูตรประสิทธิภาพสูง.
กลยุทธ์แบบผสมผสานนี้รักษาผลกระทบของ Knudsen (การลดลงของการนำเฟสก๊าซในนาโนพอร์) ในขณะที่เปิดใช้งานอาคารที่ปรับแต่งได้เช่นความเก่งกาจ, กันน้ำ, และทนไฟ.
2. ประสิทธิภาพเชิงความร้อนและการปราบปรามการถ่ายเทความร้อนหลายรูปแบบ
2.1 ระบบฉนวนกันความร้อนในระดับนาโน
ฉนวนของ Airgel บรรลุประสิทธิภาพที่เหนือกว่าโดยการลดทั้งหมดพร้อมกัน 3 โหมดการถ่ายโอนที่อบอุ่น: การแพร่เชื้อ, การพาความร้อน, และการแผ่รังสี.
การถ่ายเทความร้อนแบบนำไฟฟ้าจะลดลงด้วยการผสมผสานระหว่างการเชื่อมต่อแบบโซลิดเฟสที่ลดลงและโครงสร้างที่มีรูพรุนขนาดนาโนที่ขัดขวางการเคลื่อนที่ของอนุภาคก๊าซ.
เนื่องจากเครือข่ายแอโรเจลมีความบางมาก, ขนซิลิกาที่เชื่อมต่อถึงกัน (มักจะมีขนาดเพียงไม่กี่นาโนเมตร), ทางเดินขนส่งโฟนอน (การสั่นสะเทือนของตาข่ายที่พาความร้อน) มีข้อจำกัดอย่างมาก.
รูปแบบโครงสร้างนี้แยกส่วนที่อยู่ติดกันของพื้นผิวสำเร็จออกอย่างมีประสิทธิภาพ, ลดการเชื่อมต่อความร้อน.
การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนจะหายไปภายในรูขุมขนนาโนโดยธรรมชาติ เนื่องจากความล้มเหลวของอากาศในการพัฒนากระแสการพาความร้อนในพื้นที่คับแคบดังกล่าว.
ในระยะมหภาคด้วย, การเคลือบแอโรเจลอย่างเหมาะสมจะช่วยกำจัดช่องว่างของอากาศและช่องโหว่ของการพาความร้อนที่ส่งผลกระทบต่อระบบฉนวนมาตรฐาน, โดยเฉพาะการผ่อนชำระแนวตั้งหรือแบบยื่น.
การถ่ายเทความร้อนแบบแผ่รังสี, ซึ่งจะมีมากเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น (> 100 ° C), บรรเทาลงได้ด้วยการใช้สารทึบรังสีอินฟราเรด เช่น คาร์บอนแบล็ค, ไทเทเนียมไดออกไซด์, หรือเม็ดสีเซรามิก.
ส่วนผสมเหล่านี้เพิ่มความทึบของสารเคลือบต่อรังสีอินฟราเรด, การแพร่กระจายและรับโฟตอนความร้อนก่อนที่จะสามารถทะลุผ่านความหนาของชั้นเคลือบได้.
การทำงานร่วมกันของระบบเหล่านี้ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์มีประสิทธิภาพการเป็นฉนวนเท่ากันโดยมีความหนาแน่นเพียงเล็กน้อยของวัสดุแบบดั้งเดิม– มักจะบรรลุค่า R (ต้านทานความร้อน) สูงกว่าหลายเท่าต่อความหนาของหน่วย.
2.2 ประสิทธิภาพข้ามระดับอุณหภูมิและปัญหาสิ่งแวดล้อม
ข้อดีที่น่าสนใจที่สุดของการเคลือบฉนวนแอโรเจลคือประสิทธิภาพสม่ำเสมอตลอดสเปกตรัมระดับอุณหภูมิที่กว้าง, มักจะแตกต่างจากอุณหภูมิที่เย็นจัด (-200 ° C) จบลง 600 ° C, ขึ้นอยู่กับระบบเครื่องผูกที่ใช้.
ในระดับอุณหภูมิที่ลดลง, เช่นในท่อ LNG หรือระบบทำความเย็น, ชั้นแอโรเจลป้องกันการควบแน่นและลดการเข้าถึงความอบอุ่นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าวัสดุทดแทนที่ใช้โฟม.
ที่ความร้อน, โดยเฉพาะในอุปกรณ์กระบวนการทางอุตสาหกรรม, ระบบไอเสีย, หรือโรงผลิตไฟฟ้า, ช่วยปกป้องพื้นผิวด้านล่างจากการเสื่อมสภาพจากความร้อนพร้อมทั้งลดการสูญเสียพลังงาน.
ต่างจากโฟมอินทรีย์ที่อาจสลายตัวหรือเป็นถ่านได้, พื้นผิวแอโรเจลที่ใช้ซิลิกาคงความคงตัวของมิติและไม่ติดไฟ, เพิ่มเทคนิคการป้องกันอัคคีภัยแบบง่ายๆ.
นอกจากนี้, การดูดซับเมื่อน้ำลงและการรักษาพื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำ (มักได้มาจากการทำงานของไซเลน) ป้องกันการทำลายประสิทธิภาพในสภาวะชื้นหรือเปียก– การตั้งค่าความล้มเหลวโดยทั่วไปสำหรับฉนวนหยาบ.
3. เทคนิคการแก้ปัญหาและการดูดซึมในทางปฏิบัติในการเคลือบ
3.1 Binder Choice และการออกแบบอสังหาริมทรัพย์ที่อยู่อาศัยหรือเชิงพาณิชย์ทางกล
การเลือกใช้สารยึดเกาะในชั้นฉนวนแอโรเจลมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาเสถียรภาพของประสิทธิภาพการระบายความร้อน โดยมีอายุการใช้งานยาวนานและความสะดวกในการใช้งาน.
สารยึดเกาะที่ทำจากซิลิโคนมีความคงตัวต่ออุณหภูมิสูงและทนทานต่อรังสี UV เป็นพิเศษ, ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานกลางแจ้งและเชิงพาณิชย์.
สารยึดเกาะอะคริลิกให้การยึดเกาะที่ดีกับเหล็กและคอนกรีต, พร้อมด้วยความสะดวกในการใช้งานและการปล่อยสาร VOC ต่ำ, เหมาะสำหรับการพัฒนาซองจดหมายและระบบทำความร้อนและความเย็น.
สูตรดัดแปลงอีพ็อกซี่ช่วยเพิ่มความทนทานต่อสารเคมีและความแข็งแกร่งทางกล, มีประโยชน์ในสภาพแวดล้อมทางน้ำหรือการทำลายล้าง.
ตัวกำหนดสูตรยังรวมเอาตัวดัดแปลงรีโอโลยีเข้าไว้ด้วย, สารช่วยกระจายตัว, และตัวแทนการเชื่อมโยงข้ามเพื่อรับประกันการกระจายบิตที่สม่ำเสมอ, หยุดเคลียร์ได้แล้ว, และปรับปรุงการพัฒนาภาพยนตร์.
ความยืดหยุ่นได้รับการปรับแต่งอย่างระมัดระวังเพื่อป้องกันการแตกแยกระหว่างการปั่นแบบเทอร์มอลไบค์หรือการเสียรูปของชั้นล่าง, โดยเฉพาะบนโครงสร้างที่มีชีวิตชีวา เช่น ข้อต่อการพัฒนาหรือเครื่องจักรที่มีการสั่นสะเทือน.
3.2 การปรับปรุงมัลติฟังก์ชั่นและศักยภาพการเคลือบอัจฉริยะ
ฉนวนกันความร้อนที่ผ่านมา, พื้นผิวของแอโรเจลสมัยใหม่ได้รับการสร้างสรรค์ขึ้นด้วยความสามารถพิเศษ.
บางสูตรประกอบด้วยเม็ดสีที่ยับยั้งการกัดกร่อนหรือสารที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ซึ่งช่วยยืดอายุขัยของพื้นผิวโลหะ.
อื่นๆ รวมผลิตภัณฑ์เปลี่ยนเฟส (PCM) ภายในเมทริกซ์เพื่อจัดเก็บพลังงานความร้อน, ปรับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในอาคารหรือหน่วยดิจิทัลให้ราบรื่น.
การศึกษาวิจัยที่เกิดขึ้นใหม่สำรวจการดูดซึมของวัสดุนาโนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (เช่น, ท่อนาโนคาร์บอน) เพื่อให้สามารถติดตามความเที่ยงตรงของการขัดเงาหรือการกระจายระดับอุณหภูมิในแหล่งกำเนิดได้– ปูทางให้ “ฉลาด” ระบบตรวจสอบความร้อน.
ความสามารถแบบมัลติฟังก์ชั่นเหล่านี้การตั้งค่าแอโรเจลไม่เพียงแต่เป็นฉนวนแบบพาสซีฟเท่านั้น แต่ยังเป็นส่วนประกอบที่มีพลังในโครงสร้างพื้นฐานอัจฉริยะและระบบประหยัดพลังงาน.
4. การใช้งานในอุตสาหกรรมและการพาณิชย์ที่ขับเคลื่อนตลาด
4.1 ประสิทธิผลการใช้พลังงานในโครงสร้างและภาคอุตสาหกรรม
การเคลือบฉนวนของ Airgel มีการใช้งานอย่างต่อเนื่องในโครงสร้างธุรกิจ, โรงกลั่น, และโรงไฟฟ้าเพื่อลดการใช้พลังงานและการปล่อยก๊าซคาร์บอน.
ใช้กับท่อไอน้ำ, หม้อไอน้ำ, และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, ลดการสูญเสียความร้อนได้อย่างมาก, เพิ่มประสิทธิภาพของระบบและลดความต้องการก๊าซ.
ในสถานการณ์การติดตั้งเพิ่มเติม, โปรไฟล์ที่บางทำให้สามารถเพิ่มฉนวนได้โดยไม่ต้องดัดแปลงโครงสร้างอย่างมีนัยสำคัญ, ปกป้องห้องและลดการหยุดทำงาน.
ในบ้านและธุรกิจอาคารและการก่อสร้าง, สีและพลาสเตอร์เสริมแอโรเจลถูกนำมาใช้บนพื้นผิวผนัง, วัสดุมุงหลังคา, และหน้าต่างบ้านเพื่อเพิ่มความสะดวกสบายในการระบายความร้อนและลดปริมาณ HVAC.
4.2 แอปพลิเคชั่นเฉพาะกลุ่มและประสิทธิภาพสูง
การบินและอวกาศ, อัตโนมัติ, และภาคส่วนอิเล็กทรอนิกส์ใช้ประโยชน์จากการตกแต่งขั้นสุดท้ายของแอโรเจลสำหรับการตรวจสอบความร้อนที่คำนึงถึงน้ำหนักและมีพื้นที่จำกัด.
ในรถบรรทุกไฟฟ้า, โดยจะป้องกันโหลดของแบตเตอรี่จากความร้อนที่ควบคุมไม่ได้และแหล่งความร้อนภายนอก.
ในด้านอิเล็กทรอนิกส์, ชั้นแอโรเจลบางเฉียบช่วยปกป้ององค์ประกอบที่มีกำลังสูงและหลีกเลี่ยงฮอตสปอต.
ใช้ในการจัดเก็บด้วยความเย็นจัด, สภาพแวดล้อมของห้อง, และอุปกรณ์ใต้ทะเลลึกตอกย้ำความสมบูรณ์ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง.
เนื่องจากทำให้ระยะและต้นทุนลดลง, การหุ้มฉนวนของ airgel ถูกกำหนดให้เป็นรากฐานสำคัญของโครงสร้างที่ยั่งยืนและทนทานแห่งยุคหน้า.
5. ผู้จัดหา
TRUNNANO คือซัพพลายเออร์ของผงทังสเตนทรงกลมที่มีมากกว่า 12 ประสบการณ์หลายปีในการอนุรักษ์พลังงานอาคารนาโนและการพัฒนานาโนเทคโนโลยี. รับชำระเงินผ่านบัตรเครดิต, ที/ที, เวสต์ยูเนียนและเพย์พาล. Trunnano จะจัดส่งสินค้าให้กับลูกค้าในต่างประเทศผ่าน FedEx, ดีเอชแอล, ทางอากาศ, หรือทางทะเล. หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับผงทังสเตนทรงกลม, โปรดติดต่อเราและส่งคำถาม([email protected]).
แท็ก: การเคลือบฉนวนความร้อน Silica Airgel, เคลือบฉนวนกันความร้อน, ฉนวนกันความร้อนแอโรเจล
บทความและรูปภาพทั้งหมดมาจากอินเทอร์เน็ต. หากมีปัญหาลิขสิทธิ์ใดๆ, โปรดติดต่อเราทันเวลาเพื่อลบ.
สอบถามเรา