節(jié)能降耗:
隨著全球經(jīng)濟(jì)的增長,世界范圍內(nèi)的能源消耗也日益加劇,節(jié)能已成為當(dāng)今社會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的問題之一;降低能耗,減少環(huán)境污染,在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中也顯得尤為重要。我國保溫隔熱材料行業(yè)經(jīng)過近20年的發(fā)展,已形成以保溫棉、膨脹珍珠巖、泡沫塑料、耐火纖維、硅酸鈣絕熱制品等為主的保溫產(chǎn)業(yè),但是該系列絕熱產(chǎn)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、老化后有碎屑掉落、抗拉性差、支撐性弱、不可受壓、易刺穿、壽命短等缺點(diǎn)。但是隨著低碳經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保意識(shí)的覺醒以及人們對居住和工作環(huán)境的要求不斷提高,而傳統(tǒng)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(huán)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 (aerogel)是一種納米多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固體材料,也是目前已知世界上最好的固體保溫材料(導(dǎo)熱系數(shù)低至0.013W/m·k),1931年由美國Kistler.S.發(fā)明,因輕若薄霧顏色泛藍(lán),又被稱為“藍(lán)煙”、“凍結(jié)的煙”,創(chuàng)下15項(xiàng)吉尼斯紀(jì)錄,與石墨烯、富勒烯等被共譽(yù)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(xué)、光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)等領(lǐng)域具備突出性能,列入20世紀(jì)90年代以來10大熱門科學(xué)技術(shù)之一,是具有巨大應(yīng)用價(jià)值的軍民兩用技術(shù)。
氣凝膠 為什么被稱為世界上最好的固體隔熱材料呢?在回答這個(gè)問題之前,我們先了解一下熱的三種傳輸方式:
熱傳導(dǎo):
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(dǎo)。這是固體中熱傳遞的主要方式。在氣體或液體中,熱傳導(dǎo)過程往往和對流同時(shí)發(fā)生。
熱對流:
靠氣體或液體的流動(dòng)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(xiàn)象比液體明顯。
熱輻射:
物體因自身的溫度而向外發(fā)射能量,這種熱傳遞的方式叫做熱輻射。熱輻射是遠(yuǎn)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(jīng)過宇宙空間再傳給地球的。
熱傳導(dǎo)
因?yàn)楣腆w導(dǎo)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(dǎo)熱系數(shù)以及材料的密度有關(guān)。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,孔隙率占到了整體積的90%以上,進(jìn)而顯著降低了固體熱傳導(dǎo)。
然而,因?yàn)榇蟛糠指魺岵牧暇写罅康目紫叮虼丝紫秲?nèi)部所含氣體的對流導(dǎo)熱,成為一個(gè)關(guān)鍵導(dǎo)熱途徑。經(jīng)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(fā)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(dòng),從而抑制了空氣的對流導(dǎo)熱。
此外,由于大量納米級(jí)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,很好地阻隔了輻射導(dǎo)熱。
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(nèi),形成氣凝膠膏狀漿料,當(dāng)漿料中的水揮發(fā)后,剩余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(yùn)輸方便,且可以避免粉體添加時(shí)的粉塵污染。