1. Основна наука та наноархітектурний дизайн аерогелевих покриттів
1.1 Походження та інтерпретація покриттів на основі аерогелів
(Аерогелеві покриття)
Аерогелеві покриття являють собою трансформаційний набір функціональних продуктів, отриманих із широкого спектру аерогелів– ультрапористий, тверді речовини низької щільності, відомі своєю чудовою теплоізоляцією, висока площа, і нанорозмірна архітектурна силова структура.
На відміну від звичайних монолітних аерогелів, які зазвичай вразливі та їх важко включити в складну геометрію, шари аерогелю використовуються як тонкі плівки або поверхневі шари на таких основах, як сталь, полімери, тканини, або будівельних виробів.
Ці шари зберігають основні властивості масових аерогелів– особливо їх нанорозмірна пористість і знижена теплопровідність– одночасно забезпечуючи підвищену механічну міцність, універсальність, і простота застосування за допомогою таких стратегій, як розпилення, покриття зануренням, або рулонна обробка.
Основним компонентом багатьох шарів аерогелю є діоксид кремнію (SiO ДВА), Хоча схрещування систем, що містять полімери, вуглець, або керамічні попередники значно використовуються для адаптації функціональності.
Характерною ознакою аерогелевих покриттів є їх наноструктурна мережа, зазвичай складається з взаємопов’язаних наночастинок, які створюють пори розміром нижче 100 нанометрів– менший за середній додатковий пробіг частинок повітря.
Це архітектурне обмеження ефективно пригнічує газопровідність і конвективну теплопередачу, роблячи аерогелеві покриття одними з найнадійніших визнаних теплоізоляторів.
1.2 Шляхи синтезу та механізми сушіння
Створення аерогелевих покриттів починається з утворення вологої гелевої мережі за допомогою золь-гель хімії, де молекулярні попередники, такі як тетраетилортосилікат (TEOS) піддаються реакціям гідролізу та конденсації в рідкому середовищі з утворенням тривимірної мережі кремнезему.
Цю процедуру можна налаштувати для контролю розміру пор, морфологія біта, і щільність перехресних зв'язків шляхом перенастроювання специфікацій, таких як pH, водно-прекурсорне співвідношення, і водій добрий.
Після створення гелевої сітки всередині тонкої плівки на підкладці, вирішальна перешкода полягає в тому, щоб позбутися порової рідини без руйнування делікатної наноструктури– Проблема традиційно вирішується за допомогою надкритичного сушіння.
У надкритичному висиханні, розчинник (зазвичай алкоголь або CO₂) нагрівається і знаходиться під тиском вище критичної точки, позбутися межі розділу рідина-пар і зупинити усадку, спричинену напругою капілярів.
Поки ефективний, ця техніка є енергоємною і набагато менш придатною для великих або локальних шарів.
( Аерогелеві покриття)
Щоб позбутися цих обмежень, прогрес у сушінні під впливом навколишнього середовища (APD) фактично дозволили виробляти надійні аерогелеві покриття без потреби в пристроях високого тиску.
Це досягається шляхом коригування поверхні кремнеземної мережі за допомогою силілюючих представників (напр., триметилхлорсилан), які замінюють поверхневі гідроксильні групи гідрофобними фрагментами, зниження капілярних сил під час випаровування.
Отримані покриття зберігають високу пористість 90% і товщиною до 0,1– 0.3 г/см³, захищаючи їх ізоляційні характеристики, одночасно створюючи можливість для масштабованого виробництва.
2. Характеристики термічної та механічної ефективності
2.1 Виняткова теплоізоляція та придушення передачі тепла
Найвідомішою властивістю аерогелевих покриттів для житлових приміщень є їх наднизька теплопровідність, загалом змінюється від 0.012 до 0.020 Вт/м · К за умов навколишнього середовища– еквівалентно нерухомому повітрю і значно нижче, ніж традиційні ізоляційні матеріали, такі як поліуретан (0.025– 0.030 Вт/м · К )або мінеральна вата (0.035– 0.040 Вт/м · К).
Ця ефективність пов’язана з набором трьох механізмів придушення теплопередачі, властивих наноструктурі: мінімальна тверда передача завдяки тонкій мережі силікатних зв’язок, мінімальна повітряна провідність завдяки дифузії Кнудсена в порах менше 100 нм, і зменшене перенесення випромінювання через легування або посилення пігменту.
У розумних додатках, навіть тонкими шарами (1– 5 мм) оздоблення аерогелем може досягти термостійкості (R-значення) порівняти з набагато більш товстим традиційним утеплювачем, створення стилів обмеженого простору в аерокосмічній галузі, проявні конверти, і мобільні гаджети.
Крім того, шари аерогелю демонструють надійну роботу в широкому діапазоні температур, від кріогенних проблем (-200 ° C )до помірних високих температур (приблизно 600 °C для чистих силікатних систем), що робить їх придатними для важких умов.
Їх низький коефіцієнт випромінювання та сонячного відбиття можна ще більше підвищити за допомогою консолідації пігментів, що відбивають інфрачервоне випромінювання, або багатошарових архітектур, покращення захисту від випромінювання в системах, які піддаються сонячному випромінюванню.
2.2 Механічна міцність і сумісність з субстратом
Незалежно від їх надзвичайної пористості, сучасні аерогелеві покриття демонструють дивовижну механічну міцність, особливо при армуванні полімерними сполучними або нановолокнами.
Схрещування органо-неорганічних композицій, такі як ті, що інтегрують аерогелі діоксиду кремнію з полімерами, епоксидні, або полісилоксанів, підвищити адаптивність, адгезія, і ударостійкість, що дозволяє покриттю витримувати вібрацію, термоциклування, і невеликі потертості.
Ці гібридні системи зберігають відмінні ізоляційні характеристики, досягаючи подовження при значеннях розриву до 5– 10%, захист від розриву під тиском.
З’єднується з різними субстратами– сталь, алюміній, бетон, скло, та універсальні плівки– досягається ґрунтуванням поверхні, представники хімічного комбінування, або з’єднання на місці під час лікування.
Додатково, шари аерогелю можуть бути гідрофобними або супергідрофобними, відштовхування води та припинення проникнення вологи, що може погіршити ефективність ізоляції або сприяти корозії.
Це поєднання механічної міцності та стійкості до навколишнього середовища покращує тривалість зовнішнього життя, морський, та промислові установки.
3. Практична універсальність і багатофункціональне поєднання
3.1 Акустичне демпфування та аудіоізоляція
Крім термічного введення, аерогелеве покриття демонструє значний потенціал для акустичної ізоляції завдяки своїй наноструктурі з відкритими порами, який розсіює звукову енергію через великі втрати та внутрішнє тертя.
Звивиста мережа нанопор перешкоджає поширенню акустичних хвиль, особливо у сортах із середньою та високою регулярністю, роблячи аерогелеві покриття ефективними для зниження шуму в аерокосмічних салонах, автомобільні панелі, і будівельні стінові поверхні.
При інтеграції з в'язкопружними шарами або мікроперфорованими бореться з, Системи на основі аерогелів можуть забезпечити широкосмугове поглинання звуку з дуже невеликою доданою вагою– істотна перевага в додатках, чутливих до ваги.
Ця багатофункціональність дозволяє створювати інтегровані термоакустичні бар'єри, зменшення потреби в численних окремих шарах у складних налаштуваннях.
3.2 Властивості вогнестійкості та зменшення диму
Покриття з аерогелю за своєю суттю є негорючими, оскільки системи на основі кремнезему не додають палива у вогонь і можуть витримувати температури, що значно перевищують коефіцієнти займання типових будівельних і будівельних та ізоляційних виробів.
При роботі з легкозаймистими матеріалами, такими як деревина, полімери, або текстиль, аерогелеві покриття виконують функцію термічної перешкоди, уповільнення теплообміну та піролізу, таким чином підвищуючи вогнестійкість і збільшуючи час евакуації.
Деякі формули включають добавки, що спучуються, або вогнезахисні добавки (напр., фосфорні або борні речовини) які розширюються при нагріванні, створення захисного шару вугілля, який краще захищає матеріал, що лежить під ним.
Крім того, на відміну від численних утеплювачів на полімерній основі, Шари аерогелю створюють мінімальний дим і не створюють шкідливих летючих речовин при сильному нагріванні, підвищення безпеки в закритих середовищах, таких як тунелі, кораблі, і багатоповерхівки.
4. Промислові та нові застосування в усіх секторах
4.1 Енергоефективність будівель та промислового обладнання
Аерогелеве покриття змінює простий термоконтроль у стилі та структурі.
Наноситься на вікна, поверхні стін, та покрівельні покриття, вони зменшують нагрівання та охолодження будинку за рахунок мінімізації кондуктивного та радіаційного теплообміну, сприяння плануванню будівель з нульовим енергоспоживанням.
Прозорі аерогелеві покриття, зокрема, дозволити денну передачу з блокуванням теплового посилення, що робить їх ідеальними для мансардних вікон і поверхонь шторних стін.
У промислових трубопроводах і резервуарах для зберігання, ізоляція з аерогелевим покриттям зменшує втрати потужності в парі, кріогенний, і технологічні рідинні системи, підвищення функціональної ефективності та мінімізація викидів вуглецю.
Їх тонкий профіль дозволяє модернізувати в місцях з обмеженим простором, де неможливо встановити стандартне облицювання.
4.2 Аерокосмічна, Захист, та засвоєння інновацій, що носяться
В аерокосмічній сфері, аерогелеві покриття захищають чутливі компоненти від різких перепадів температури під час польотів в атмосферу або в глибокому космосі.
Використовуються в системах теплозахисту (TPS), корпуси супутників, і підкладки космонавта, де економія ваги відразу перетворюється на зниження витрат на запуск.
У програмах захисту, тканини з аерогелевим покриттям пропонують легку теплоізоляцію для працівників та інструментів в арктичних або пустельних атмосферах.
Технологія носіння виграє від універсальних аерогелевих сполук, які зберігають температуру тіла в розумному одязі, зовнішнє обладнання, і системи медичної термополітики.
Додатково, Дослідження відкриває аерогелеві покриття з вбудованими датчиками або фазозмінними матеріалами (PCM) для гнучкого, сприйнятлива ізоляція, яка адаптується до екологічних проблем.
Нарешті, аерогелеві покриття є прикладом потужності нанорозмірної техніки для вирішення проблем макромасштабу в енергетиці, безпеки, і стійкість.
Завдяки поєднанню наднизької теплопровідності з механічною гнучкістю та багатофункціональними можливостями, вони переосмислюють межі інженерії поверхні.
Оскільки витрати на виробництво знижуються, а методи застосування стають набагато ефективнішими, аерогелеві покриття позиціонуються як типовий продукт ізоляції наступного покоління, системи безпеки, та інтелектуальні площі на всіх ринках.
5. Просити
Cabr-Concrete є постачальником добавок для бетону з над 12 багаторічний досвід енергозбереження нанобудівництва та розробки нанотехнологій. Він приймає оплату за допомогою кредитної картки, T/T, West Union і Paypal. TRUNNANO доставить товари клієнтам за кордоном через FedEx, DHL, по повітрю, або морем. Якщо ви шукаєте високоякісну добавку для бетону, будь ласка, зв’яжіться з нами та надішліть запит.
Теги:Аерогелеві покриття, Теплоізоляційне покриття з кремнеземного аерогелю, теплоізоляційне покриття
Всі статті та фотографії взяті з Інтернету. Якщо є проблеми з авторським правом, будь ласка, зв'яжіться з нами вчасно, щоб видалити.
Зверніться до нас