1. Nghiên cứu khoa học vật liệu và thiết kế kích thước nano của Aerogel
1.1 Genesis và khuôn khổ thiết yếu của sản phẩm Airgel
(Lớp phủ cách nhiệt Airgel)
Lớp phủ cách nhiệt aerogel thể hiện sự phát triển mang tính thay đổi trong công nghệ hiện đại giám sát nhiệt, bắt nguồn từ cấu trúc nano riêng biệt của aerogel– siêu nhẹ, các sản phẩm xốp có nguồn gốc từ gel trong đó phần tử chất lỏng được thay đổi bằng khí mà không làm sập mạng lưới chắc chắn.
Được thành lập lần đầu tiên vào những năm 1930 bởi Samuel Kistler, aerogel tiếp tục được sử dụng chủ yếu trong phòng thí nghiệm trong nhiều thập kỷ vì tính chất yếu kém và chi phí sản xuất cao..
Tuy nhiên, Những phát triển hiện nay trong hóa học sol-gel và chiến lược làm khô đã giúp cho việc kết hợp các hạt aerogel thành các hạt linh hoạt có thể thực hiện được., có thể phun được, và công thức lớp có thể chải được, mở khóa tiềm năng ứng dụng thương mại phổ biến của chúng.
Cốt lõi của khả năng cách điện vượt trội của aerogel nằm ở khung thấm có kích thước nano của nó: thường được tạo thành từ silica (SiO ₂), vật liệu hiển thị độ xốp vượt xa 90%, với kích thước lỗ chân lông chủ yếu ở 2– 50 mảng bước sóng– được liệt kê dưới mức trung bình của các hạt không khí miễn phí (~ 70 nm tại các vấn đề xung quanh).
Sự giam cầm nano này giảm thiểu đáng kể sự truyền nhiệt ở dạng khí, vì các hạt không khí không thể truyền động năng một cách hiệu quả khi va chạm trong những khu vực bị hạn chế như vậy.
Đồng thời, mạng lưới silica rắn được chế tạo rất quanh co và không liên tục, giảm thiểu sự truyền nhiệt dẫn điện qua giai đoạn rắn.
Kết quả là tạo ra một loại vật liệu có độ dẫn nhiệt hợp lý nhất so với bất kỳ loại vật liệu bền nào được biết đến.– nói chung là giữa 0.012 Và 0.018 W/m · K ở mức nhiệt độ khu vực– vượt xa các vật liệu cách nhiệt tiêu chuẩn như len khoáng sản, bọt polyurethane, hoặc tăng polystyrene.
1.2 Sự phát triển từ Aerogel nguyên khối đến lớp phủ hỗn hợp
Aerogel ban đầu được sản xuất rất dễ vỡ, khối nguyên khối, hạn chế sử dụng chúng cho các ứng dụng lâm sàng và hàng không vũ trụ cụ thể.
Sự chuyển đổi sang lớp phủ cách nhiệt composite aerogel được thúc đẩy bởi yêu cầu về các loại vật liệu linh hoạt., phù hợp, và các rào cản nhiệt có thể mở rộng có thể liên quan đến hình học phức tạp như đường ống, sự ngắt điện, và diện tích bề mặt thiết bị không đồng đều.
Các lớp aerogel hiện đại bao gồm các hạt aerogel được nghiền cẩn thận (thông thường 1– 10 kích thước µm) được phân phối trong các chất kết dính polyme như acrylic, silicon, hoặc epoxy.
( Lớp phủ cách nhiệt Airgel)
Các công thức lai này giữ được nhiều hiệu suất nhiệt vốn có của aerogel nguyên chất trong khi vẫn có được độ bền cơ học, trái phiếu, và khả năng chống chịu điều kiện thời tiết.
Giai đoạn kết dính, đồng thời tăng phần nào độ dẫn nhiệt, mang lại sự gắn kết quan trọng và cho phép ứng dụng bằng các phương pháp thương mại thông thường bao gồm cả việc bắn tung tóe, lăn, hoặc nhúng.
Quan trọng nhất, phần số lượng của các bit aerogel được tối ưu hóa để ổn định hiệu quả cách nhiệt với độ ổn định của màng– thường khác nhau từ 40% ĐẾN 70% theo khối lượng trong công thức hiệu suất cao.
Chiến lược tổng hợp này duy trì tác động của Knudsen (sự giảm dẫn truyền pha khí trong các lỗ nano) đồng thời cho phép các tòa nhà có thể điều chỉnh được như tính linh hoạt, chống thấm nước, và khả năng chống cháy.
2. Hiệu suất nhiệt và ức chế truyền nhiệt đa phương thức
2.1 Hệ thống cách nhiệt ở cấp độ nano
Lớp hoàn thiện cách nhiệt bằng aerogel đạt được hiệu quả vượt trội bằng cách cùng một lúc giảm thiểu tất cả 3 phương thức truyền nhiệt: quá trình lây truyền, sự đối lưu, và bức xạ.
Sự truyền nhiệt dẫn điện được giảm bớt thông qua sự kết hợp giữa khả năng kết nối pha rắn giảm và cấu trúc xốp nano cản trở chuyển động của hạt khí.
Do thực tế là mạng lưới aerogel chứa rất mỏng, các sợi silica liên kết với nhau (thường chỉ có kích thước vài nanomet), con đường vận chuyển phonon (dao động mạng truyền nhiệt) rất hạn chế.
Kiểu cấu trúc này tách biệt một cách hiệu quả các khu vực lân cận của lớp hoàn thiện, giảm thiểu kết nối nhiệt.
Sự truyền nhiệt đối lưu vốn đã bị thiếu trong các lỗ nano do không khí không thể phát triển dòng đối lưu trong những khu vực hạn chế như vậy.
Ngoài ra ở phạm vi vĩ mô, lớp hoàn thiện aerogel được áp dụng đúng cách sẽ loại bỏ các khoảng trống không khí và các kẽ hở đối lưu gây ảnh hưởng đến hệ thống cách nhiệt tiêu chuẩn, đặc biệt là theo chiều dọc hoặc phần nhô ra.
Truyền nhiệt bức xạ, điều này trở nên đáng kể ở nhiệt độ cao (> 100 ° C), được giảm bớt nhờ sự kết hợp của các chất cản quang hồng ngoại như muội than, titan dioxit, hoặc chất màu gốm.
Những thành phần này làm tăng độ cản bức xạ hồng ngoại của lớp phủ, lan truyền và hấp thụ các photon nhiệt trước khi chúng có thể đi qua độ dày lớp phủ.
Sức mạnh tổng hợp của các hệ thống này tạo ra một sản phẩm mang lại hiệu quả cách nhiệt tương đương với mật độ chỉ bằng một phần nhỏ so với vật liệu truyền thống– thường đạt được giá trị R (khả năng chịu nhiệt) cao hơn một số lần trên một đơn vị độ dày.
2.2 Hiệu quả ở các mức nhiệt độ và các vấn đề môi trường
Một trong những ưu điểm hấp dẫn nhất của lớp hoàn thiện cách nhiệt aerogel là hiệu quả thường xuyên của chúng trên phổ mức nhiệt độ rộng., thường thay đổi từ nhiệt độ đông lạnh (-200 ° C) đến hơn 600 ° C, tùy thuộc vào hệ thống chất kết dính được sử dụng.
Ở mức nhiệt độ giảm, chẳng hạn như trong đường ống LNG hoặc hệ thống lạnh, Các lớp aerogel bảo vệ chống lại sự ngưng tụ và khả năng tiếp cận nhiệt độ thấp hơn hiệu quả hơn nhiều so với các chất thay thế dựa trên bọt.
Tại thời điểm nóng, đặc biệt là trong thiết bị thủ tục công nghiệp, hệ thống xả, hoặc cơ sở sản xuất điện, chúng bảo vệ các chất nền bên dưới khỏi sự suy giảm nhiệt đồng thời giảm tổn thất năng lượng.
Không giống như các bọt hữu cơ có thể phân hủy hoặc cháy thành than., Lớp hoàn thiện aerogel dựa trên silica giữ ổn định kích thước và không cháy, thêm vào các kỹ thuật phòng cháy chữa cháy dễ dàng.
Hơn thế nữa, hấp thụ thủy triều thấp và xử lý bề mặt kỵ nước (thường đạt được thông qua chức năng hóa silane) ngăn chặn sự phá hủy hiệu suất trong môi trường ẩm ướt– cài đặt lỗi điển hình cho cách điện thô.
3. Kỹ thuật giải pháp và sự đồng hóa thực tế trong lớp phủ
3.1 Sự lựa chọn chất kết dính và thiết kế cơ khí nhà ở hoặc bất động sản thương mại
Việc lựa chọn chất kết dính trong các lớp cách nhiệt aerogel là rất quan trọng để ổn định hiệu suất nhiệt với tuổi thọ cao và sự thuận tiện cho ứng dụng.
Chất kết dính gốc silicon sử dụng độ ổn định nhiệt độ cao và khả năng chống tia cực tím đặc biệt, làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng ngoài trời và thương mại.
Chất kết dính acrylic cung cấp độ bám dính tốt cho thép và bê tông, cùng với sự tiện lợi của ứng dụng và lượng khí thải VOC thấp, tối ưu để phát triển phong bì và hệ thống sưởi ấm và làm mát.
Công thức biến đổi Epoxy tăng cường khả năng kháng hóa chất và độ bền cơ học, hữu ích trong môi trường nước hoặc môi trường hủy diệt.
Các nhà xây dựng công thức cũng kết hợp các chất điều chỉnh lưu biến, chất phân tán, và các đại diện liên kết chéo để đảm bảo phân phối bit thống nhất, ngừng dọn dẹp, và cải thiện việc phát triển phim.
Tính linh hoạt được điều chỉnh rất cẩn thận để ngăn chặn sự phân tách trong quá trình đạp nhiệt hoặc biến dạng nền, đặc biệt là trên các cấu trúc sôi động như khớp phát triển hoặc máy rung.
3.2 Cải tiến đa chức năng và tiềm năng lớp phủ thông minh
Cách nhiệt quá khứ, Lớp hoàn thiện aerogel hiện đại đang được chế tạo với những khả năng bổ sung.
Một số công thức bao gồm các chất màu ức chế ăn mòn hoặc các chất tự phục hồi giúp kéo dài tuổi thọ của lớp nền kim loại.
Những người khác kết hợp các sản phẩm thay đổi giai đoạn (PCM) trong ma trận để cung cấp kho lưu trữ nhiệt điện, làm dịu sự thay đổi nhiệt độ trong các tòa nhà hoặc các đơn vị kỹ thuật số.
Nghiên cứu mới nổi khám phá sự đồng hóa của vật liệu nano dẫn điện (ví dụ., ống nano carbon) cho phép theo dõi tại chỗ độ trung thực của lớp hoàn thiện hoặc sự phân bố mức nhiệt độ– mở đường cho “thông minh” hệ thống giám sát nhiệt.
Những khả năng đa chức năng này thiết lập lớp hoàn thiện aerogel không chỉ đơn giản là chất cách điện thụ động mà còn là các thành phần năng lượng trong cơ sở hạ tầng thông minh và hệ thống tiết kiệm năng lượng.
4. Ứng dụng công nghiệp và thương mại thúc đẩy thị trường thúc đẩy
4.1 Hiệu quả năng lượng trong các lĩnh vực cơ cấu và công nghiệp
Lớp phủ cách nhiệt Airgel được triển khai dần dần trong các công trình kinh doanh, nhà máy lọc dầu, và các nhà máy điện để giảm thiểu việc sử dụng năng lượng và lượng khí thải carbon.
Áp dụng cho đường hơi, nồi hơi, và trao đổi ấm áp, chúng giảm đáng kể sự mất nhiệt, tăng hiệu suất hệ thống và giảm nhu cầu khí đốt.
Trong các tình huống trang bị thêm, cấu hình mỏng của chúng cho phép thêm lớp cách nhiệt mà không cần sửa đổi cấu trúc đáng kể, bảo vệ phòng và giảm thời gian chết.
Trong xây dựng và xây dựng dân dụng và kinh doanh, Sơn và thạch cao tăng cường aerogel được sử dụng trên bề mặt tường, tấm lợp mái, và cửa sổ trong nhà để tăng cường sự thuận tiện về nhiệt và giảm lượng HVAC.
4.2 Ứng dụng thích hợp và hiệu suất cao
Hàng không vũ trụ, tự động, và các lĩnh vực điện tử tận dụng lớp hoàn thiện aerogel để theo dõi nhiệt độ nhạy cảm với trọng lượng và không gian hạn chế.
Trong xe tải điện, chúng che chắn tải pin khỏi sự thoát nhiệt và các nguồn ấm bên ngoài.
Trong điện tử, Các lớp aerogel siêu mỏng che chắn các phần tử năng lượng cao và tránh các điểm nóng.
Công dụng của chúng trong bảo quản đông lạnh, môi trường phòng, và thiết bị dưới biển sâu nhấn mạnh tính toàn vẹn của chúng trong môi trường khắc nghiệt.
Khi phạm vi và chi phí giảm, Lớp phủ cách nhiệt aerogel được định vị để trở thành nền tảng của khung bền và lâu dài thế hệ tiếp theo.
5. nhà cung cấp
TRUNNANO là nhà cung cấp Bột vonfram hình cầu với hơn 12 nhiều năm kinh nghiệm trong việc bảo tồn năng lượng công trình nano và phát triển công nghệ nano. Nó chấp nhận thanh toán qua thẻ tín dụng, T/T, Công Đoàn Phương Tây và Paypal. Trunnano sẽ vận chuyển hàng hóa tới khách hàng nước ngoài thông qua FedEx, DHL, bằng đường hàng không, hoặc bằng đường biển. Nếu bạn muốn biết thêm về Bột vonfram hình cầu, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi và gửi yêu cầu([email protected]).
Nhãn: Lớp phủ cách nhiệt Silica Airgel, lớp phủ cách nhiệt, vật liệu cách nhiệt aerogel
Tất cả các bài viết và hình ảnh được lấy từ Internet. Nếu có vấn đề gì về bản quyền, vui lòng liên hệ với chúng tôi kịp thời để xóa.
Hỏi chúng tôi