氣凝膠粉體、氣凝膠漿料和氣凝膠塗料的性能及應用

節能降耗:

隨著全球經濟的增長,世界范圍內的能源消耗也日益加劇,節能已成為當今社會重點關註的問題之一;降低能耗,減少環境污染,在經濟社會發展中也顯得尤為重要。我國保溫隔熱材料行業經過近20年的發展,已形成以保溫棉、膨脹珍珠巖、泡沫塑料、耐火纖維、矽酸鈣絕熱制品等為主的保溫產業,但是該系列絕熱產品存在以下一種或多種問題,如:易燃、不防水、體積較大、有刺鼻氣味、耐酸性差、柔軟性差、老化後有碎屑掉落、抗拉性差、支撐性弱、不可受壓、易刺穿、壽命短等缺點。但是隨著低碳經濟、綠色環保意識的覺醒以及人們對居住和工作環境的要求不斷提高,而傳統保溫材料又不能很好的滿足市場需求,這就催生出對既綠色環保又高效絕熱材料的需求,而氣凝膠 材料剛好可以滿足這一苛刻的市場需求。

氣凝膠粉體、氣凝膠漿料和氣凝膠塗料的性能及應用

氣凝膠 (aerogel)是一種納米多孔網狀結構的固體材料,也是目前已知世界上最好的固體保溫材料(導熱系數低至0.013W/m·k),1931年由美國Kistler.S.發明,因輕若薄霧顏色泛藍,又被稱為“藍煙”、“凍結的煙”,創下15項吉尼斯紀錄,與石墨烯、富勒烯等被共譽為改變世界的十大新材料之一,也是世界上最輕的固體材料,在熱學、光學、電學、力學、聲學等領域具備突出性能,列入20世紀90年代以來10大熱門科學技術之一,是具有巨大應用價值的軍民兩用技術。

氣凝膠粉體、氣凝膠漿料和氣凝膠塗料的性能及應用

氣凝膠 為什麼被稱為世界上最好的固體隔熱材料呢?在回答這個問題之前,我們先瞭解一下熱的三種傳輸方式:

熱傳導:

熱從物體溫度較高的一部分沿著物體傳到溫度較低的部分的方式叫做熱傳導。這是固體中熱傳遞的主要方式。在氣體或液體中,熱傳導過程往往和對流同時發生。

熱對流:

靠氣體或液體的流動來傳熱的方式叫做對流。對流是液體和氣體中熱傳遞的主要方式,氣體的對流現象比液體明顯。

熱輻射:

物體因自身的溫度而向外發射能量,這種熱傳遞的方式叫做熱輻射。熱輻射是遠距離傳熱的主要方式,如太陽的熱量就是以熱輻射的形式經過宇宙空間再傳給地球的。

氣凝膠粉體、氣凝膠漿料和氣凝膠塗料的性能及應用

熱傳導

因為固體導熱能力的大小,從隔熱材料的角度來說,僅跟材料本身固有的導熱系數以及材料的密度有關。所以中凝科技從降低密度方面入手,研制的AG-D納米氣凝膠材料的密度極低,孔隙率占到瞭整體積的90%以上,進而顯著降低瞭固體熱傳導

然而,因為大部分隔熱材料均含有大量的孔隙,因此孔隙內部所含氣體的對流導熱,成為一個關鍵導熱途徑。經過特殊工藝制得的AG-D氣凝膠材料,其中孔隙的平均直徑僅為20納米,約為頭發直徑的千分之一,而空氣分子的平均自由程為70納米左右。在如此之小的空隙中,空氣幾乎無法流動,從而抑制瞭空氣的對流導熱

此外,由於大量納米級微小孔洞的存在,本材料幾乎具有無限多的孔壁,而這些孔壁均可視為輻射的反射面和折射面。一毫米厚度的本材料就含有上萬層的反射面和折射面,很好地阻隔瞭輻射導熱

氣凝膠粉體、氣凝膠漿料和氣凝膠塗料的性能及應用

氣凝膠顆粒

以上就是氣凝膠之所以被稱為世界最好固體隔熱材料的隔熱原理分析。

氣凝膠粉體均勻分散入水性漿料體系內,形成氣凝膠膏狀漿料,當漿料中的水揮發後,剩餘的全部成分都是可以起到疏水、隔熱作用的氣凝膠。該漿料的氣凝膠添加量容易控制,包裝和運輸方便,且可以避免粉體添加時的粉塵污染。

氣凝膠粉體、氣凝膠漿料和氣凝膠塗料的性能及應用

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