新聞直報員供求信息會員
當前位置 > 首頁 > 新材料 > 行業動態 > 正文內容
二氧化硅氣凝膠復合材料，它是顏值最高的粉體材料，如今引領隔熱新方向！ i
文章來源：賢集網     更新時間：2023-08-02 15:31:43
氣凝膠是一類納米多孔材料的統稱，通常衍生自濕凝膠，其骨架是由納米粒子構成的三維網絡結構，結構中充滿了氣體分散介質。其特殊的納米多孔結構使其具有獨特的熱學、光學、聲學以及電學性能。創下15項吉尼斯世界紀錄，曾被科學雜志譽為能“改變世界的神奇材料”。



氣凝膠的種類很多，有硅系、碳系、硫系、金屬氧化物系、金屬系等，其中二氧化硅氣凝膠是應用最廣，產業化最成熟的一種氣凝膠，它也稱“凍結的煙”或“藍煙” 是世界上最輕的固體物質材料。是目前隔熱領域研究最多也是較為成熟的一種耐高溫氣凝膠。



什么是二氧化硅氣凝膠？



二氧化硅(si0z）氣凝膠是高溫隔熱氣;凝膠中研究最早，研究也相對更成熟的一種氣凝膠。二氧化硅氣凝膠被稱為“藍色的煙”，可以說是粉體材料中顏值較高的材料。它是一種以氣體為分散介質的疑膠材料，是由膠體粒子相互聚結構成的一種結構可控的輕質納米多孔固態材料，具有連續的三維網絡結構，其固體相和孔隙結構均為納米量級，孔隙率可高達80%~99.8%，比表面積可至1000m2/g以上，密度低達3kg/m3，是目前密度最小、隔熱性能最好的固態材料。



二氧化硅氣凝膠復合材料介紹



二氧化硅氣凝膠復合材料是一種由二氧化硅氣凝膠和其他物質組成的復合材料，二氧化硅氣凝膠是一種超輕、多孔且高比表面積的材料，具有優異的絕熱性能、吸附性能和機械強度，它由無定形二氧化硅結構的凝膠形成，通過去除溶劑或超臨界干燥得到。



在制備二氧化硅氣凝膠復合材料時，常常將二氧化硅氣凝膠與其他材料進行混合，形成復合結構，這些其他材料可以是有機聚合物、金屬氧化物、碳納米管等，通過與二氧化硅氣凝膠的復合，可以改變其性能和應用范圍。



二氧化硅氣凝膠復合材料的優點



二氧化硅氣凝膠復合材料具有多種優點，首先，它具有極低的密度和高比表面積，使得它具有良好的絕熱性能和吸附性能，



其次由于二氧化硅氣凝膠具有高度連通的多孔結構，它能夠提供有效的支撐，并增強復合材料的機械強度和剛性，此外，二氧化硅氣凝膠還具有優異的化學穩定性和耐高溫性能。



二氧化硅氣凝膠應用場景



工業領域



在工業領域中，電力儲能、石油化工等行業凡是需要管道保溫或者窯爐保溫的部位都需要氣凝膠復合絕熱材料。



建筑領域



在建筑領域中，建筑外墻保溫、內墻保溫以及氣凝膠玻璃在玻璃幕墻上的應用。



保溫和冷鏈物流領域



在家用電器保溫和冷鏈物流領域中，納米孔氣凝膠復合絕熱材料替代傳統材料，用作保溫層，提高保溫效果，增大內部容積。



功能性裝備領域



在功能性裝備中，使用氣凝膠超薄夾層制作出的氣凝膠夾克及戶外用品，擁有無法比擬的保暖性，真正做到更輕、更薄、更暖!



高速列車上的應用



高速列車因運行環境變化大、時速高、廂體夾層空間狹小，設計時青睞于高性能（如保溫隔熱、防火防爆、減振吸能、隔音降噪等）材料。二氧化硅氣凝膠復合材料具有輕質、絕熱、隔音、阻燃、疏水以及環保等優異性能，在未來高速列車車體優化設計中具有廣泛的潛在應用價值。目前主要的二氧化硅氣凝膠復合制品有絕熱板、絕熱氈、涂料、膜、顆粒、紙和異形件等。



二氧化硅氣凝膠復合涂料通過利用二氧化硅氣凝膠不同的特性，并添加顏填料、助劑等使其具備不同的功能。將其涂覆于高速列車車體結構金屬板表面，當金屬板受到激發而產生彎曲振動時，其振動能迅速傳遞給緊密貼合的阻尼涂料，阻尼涂料通過內部相應錯動和摩擦，使振動能量變為熱能而損耗，起到減振降噪的作用。將二氧化硅氣凝膠分散在專用高性能樹脂乳液中可以制備水性涂料，其性能參數如下：熱導率 0. 031 W/(m·K)，密度 120 kg/m3，阻燃性 V0 級，附著力 1. 2 MPa，憎水率不低于 98%。涂料被有效應用在高速列車車體上，可以達到結構減振降噪、隔熱和表面防護的目的，實現冬夏季隔熱保溫，降低空調能耗等作用。圖5 是鋼結構用氣凝膠防火涂料燃燒前后對比。此涂料厚度為3. 0 mm 時，耐火極限時間達2 h（一般防火涂料厚度需要3. 5 mm）；與鋼板、鋁板等金屬材料附著力強，黏結強度大于1. 0 MPa；燃燒后金屬板材不變形、不燒蝕，被應用于高速列車的承重鋼結構件保護， 可有效阻止火勢失控蔓延。



二氧化硅氣凝膠復合材料是隔熱新方向！



在建筑領域、和火災風險場所，可將其應用于阻燃材料和火焰抑制劑，二氧化硅氣凝膠復在醫療領域也有廣泛的應用潛力，可用于制備生物相容性較好的人工骨骼、組織工程支架和創傷敷料，其高比表面積和吸附性能還使其在藥物遞送和體內污染物吸附方面有獨特優勢。



輻射傳熱對二氧化硅氣凝膠復合材料隔熱性能的影響



輻射傳熱是隔熱材料中一個重要的傳熱途徑，對二氧化硅氣凝膠復合材料的隔熱性能有顯著影響，下面將解釋輻射傳熱對隔熱性能的影響，并介紹二氧化硅氣凝膠復合材料在這方面的應用，輻射傳熱是通過電磁波輻射的形式進行的，無需介質傳導和對流，對于隔熱材料，輻射傳熱通常是導致熱量傳輸的主要途徑之一。



輻射傳熱通過熱輻射的方式，從輻射源（例如高溫表面）向冷卻表面傳遞熱量，二氧化硅氣凝膠復合材料在輻射傳熱方面具有顯著的隔熱性能，其高度多孔的結構和超細納米孔道使其具有優異的輻射熱阻抗能力，由于輻射熱通常通過紅外輻射傳輸，納米級孔隙可以顯著散射和反射紅外輻射，從而減少熱量傳遞。



二氧化硅氣凝膠材料還具有低熱輻射率的特點，熱輻射率是指物體輻射熱能占總熱能的比例，輻射率越低，則熱能輻射的比例就越小，二氧化硅氣凝膠復合材料的低熱輻射率可降低熱輻射傳輸，從而提高其隔熱性能，這種在輻射傳熱方面的優異性能使二氧化硅氣凝膠復合材料在隔熱材料中得到廣泛應用。



通過在二氧化硅氣凝膠復合材料表面涂覆低輻射率的材料，可以進一步降低熱輻射傳輸，這些表面涂層可以是金屬薄膜、納米顆粒等，能夠反射輻射熱量，減少熱量的吸收和傳導，采用多層結構的設計可以增加輻射傳熱的阻抗，通過在二氧化硅氣凝膠復合材料的表面或內部引入具有較低熱輻射率的附加層，可以有效地減少熱輻射的傳輸。



通過優化二氧化硅氣凝膠復合材料的孔隙結構和孔徑分布，可以增加輻射傳熱的散射和反射效果，從而提高隔熱性能，調節材料中的孔隙率、孔隙大小和連通性等因素，可以最大限度地減少熱量的輻射傳輸，隔熱材料的性能不僅受輻射傳熱影響，還受到其他傳熱途徑（如導熱和對流）的影響。



通過將高熔點的材料注入二氧化硅氣凝膠中，形成具有良好隔熱性能的復合結構，這種熔融注漿技術可以有效地減少輻射傳熱的效果，提高材料的隔熱性能



不同方法和技術的選擇取決于特定應用的要求和目標，在實際設計和應用中，需要綜合考慮材料特性、工藝可行性和成本效益等方面的因素，二氧化硅氣凝膠復合材料在輻射傳熱方面的優異性能使其成為一種非常有利的隔熱材料。



通過結合不同的技術和方法，可以進一步提高其隔熱性能，滿足各種領域中的熱管理需求，并促進能源節約和可持續發展。



輻射傳熱的強度與溫度的四次方成正比，因此，隨著溫度的升高，輻射傳熱也會增加，在高溫環境下，輻射傳熱可能成為主要的熱傳遞機制，在設計和選擇二氧化硅氣凝膠復合材料時，需要考慮所處環境的溫度范圍，以確保其在高溫條件下的隔熱性能。



熱輻射涵蓋了廣泛的波長范圍，可以從短波紅外到長波紅外，二氧化硅氣凝膠復合材料的設計應考慮到這個波長范圍，以便有效地散射和反射來自不同波長的輻射熱量，除了輻射傳熱，導熱和對流傳熱也會對二氧化硅氣凝膠復合材料的隔熱性能產生影響。



因此在設計隔熱材料和系統時，需要綜合考慮并綜合利用這些傳熱機制，以實現最佳的隔熱效果。



濕度和環境因素（如氣體組成）可能會對二氧化硅氣凝膠復合材料的結構和性能產生影響，濕度可以改變材料的孔隙結構和熱傳導率，進而影響輻射傳熱，輻射傳熱是影響二氧化硅氣凝膠復合材料隔熱性能的重要因素之一。



綜合考慮不同傳熱機制、溫度、輻射波長范圍和濕度等因素，在設計和選擇二氧化硅氣凝膠復合材料時，可實現最佳的隔熱效果，滿足各領域的熱管理需求，二氧化硅氣凝膠復合材料的出色隔熱性能將在能源節約和可持續發展方面發揮越來越重要的作用。

原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_530502.html
來源：賢集網
著作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權，非商業轉載請注明出處。
   相關新聞
關于我們|聯系方式|友情鏈接|誠聘英才
主辦單位：山東省化工情報信息協會
山東省濟南市文化東路80號郵編：250014電話：0531—86399950、86399980、86399990傳真：0531—86399186
山東化工網在線交流：客戶服務李小姐 業務咨詢王先生 技術支持李小姐  
Copyright(C)山東省化工情報信息協會　版權所有　備案號：魯ICP備2021036540號

　魯公網安備 37010202001033號
国产成人午夜性A一级毛片