Silica aerogel semplifica l'"isolamento termico"

Nella società odierna, il risparmio energetico, la riduzione dei consumi e la riduzione delle emissioni sono raccomandati modelli di sviluppo. Tra le misure realizzabili, oltre alla conversione efficiente dell'energia e allo sviluppo razionale delle energie rinnovabili, il miglioramento dell'efficienza di utilizzo dell'energia è anche la chiave per il risparmio energetico, motivo per cui i "materiali isolanti" hanno iniziato a ricevere attenzione.

La ragione di ciò è che il materiale isolante termico può ridurre la perdita di calore nel processo di generazione di calore, trasporto, stoccaggio e uso in virtù della sua conducibilità termica estremamente bassa, quindi è ampiamente usato in edilizia, industria chimica, elettronica, abbigliamento, aerospaziale, ecc. campo. Tra questi, il rappresentante più tipico è l'aerogel di silice, grazie alla sua bassa conducibilità termica (<20.0mW/m K), costante dielettrica (<1.7), indice di rifrazione (<1.1) e alte proprietà uniche come la superficie (>1000.0m²/g) possono giocare un ruolo in molti modi. Tra tutte le applicazioni proposte, i potenziali candidati per applicazioni di isolamento termico sono senza dubbio una delle direzioni più mirate.

Principio di isolamento termico dell'aerogel di silice

La conducibilità termica estremamente bassa dell'aerogel della silice è principalmente attribuita al suo nanopore unico e alla struttura tridimensionale della rete. Poiché i pori dell'aerogel sono al nanoscale, che è vicino al percorso libero medio dei fononi, quando il calore passa attraverso i pori dell'aerogel, i nanopori avranno un serio effetto di dispersione sui fononi, riducendo il percorso libero medio dei fononi e rendendo il calore L'efficienza del trasferimento di calore attraverso l'accoppiamento gas-solido è ridotta.

Allo stesso tempo, la porosità all'interno dell'aerogel è molto alta, che può raggiungere più del 90%, e le pareti dei nanopori sono come scudi termici, che riflettono e rifrangono continuamente la radiazione termica. Il numero infinito di pareti porose rende la radiazione Il trasferimento di calore continua a diminuire; la dimensione dei pori dell'aerogel è simile al percorso libero medio delle molecole dell'aria e le molecole di gas nei nanopori spesso perdono la capacità di fluire liberamente, rendendo i pori in uno stato di vuoto e l'efficienza del trasferimento di calore convettivo è vicina a zero.

Uso della silice per l'isolamento termico

Il silice aerogel è attualmente il materiale solido con le migliori prestazioni di isolamento termico. A causa della sua fragilità, diversi metodi di doping sono generalmente utilizzati per migliorare le proprietà meccaniche in applicazione. Attualmente, l'applicazione dei prodotti correlati ha coperto occasioni di isolamento termico come la ricerca scientifica, l'industria, la difesa nazionale, ecc., specialmente nei campi aerospaziale e di navigazione. Allo stesso tempo, può essere utilizzato anche in vari settori civili e industriali. Di seguito sono riportate alcune applicazioni della forma aerogel di silice.

1. Aerogel feltro

I materiali compositi preparati dal rinforzo della fibra sono generalmente chiamati tappeti aerogel. Attualmente, le coperte in aerogel di silice sono utilizzate principalmente negli edifici di isolamento termico. Rispetto ai materiali tradizionali dell'isolamento delle pareti come lana di roccia, mattoni e fibra sul mercato, il feltro aerogel non solo ha eccellenti prestazioni di isolamento termico, ma ha anche una resistenza meccanica corrispondente, che può soddisfare i requisiti di isolamento termico e isolamento termico dell'isolamento delle pareti. requisiti di resistenza. Inoltre, il feltro aerogel di silice è trasformato in una struttura a sandwich, in modo che possa essere applicato direttamente all'isolamento esterno della parete.

2. Vetro isolato

Attualmente, la Cina è il più grande produttore e utente al mondo di pareti continue di vetro. Sebbene abbia eccellenti vantaggi estetici e luminosi, le facciate continue in vetro causano anche un eccessivo consumo energetico a causa dell'assorbimento del calore e della riflessione della luce. Tuttavia, se l'aerogel viene aggiunto alla parete divisoria di vetro, può aumentare la capacità di isolamento termico dell'edificio e ridurre il consumo energetico dell'edificio della parete divisoria di vetro senza influenzare l'illuminazione originale e l'estetica del vetro. Jensen et al. hanno utilizzato aerogel di silice porosa per riempire lo strato medio di vetro, e hanno scoperto che le prestazioni di isolamento termico sono state effettivamente migliorate, dimostrando così l'ampia prospettiva di mercato delle finestre aerogel di silice, che dovrebbe diventare un grande strumento per il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni in futuro.

3. Rivestimento/film di isolamento termico

Attualmente si sta procedendo gradualmente alla ricerca sugli aerogel nel campo dei rivestimenti/pellicole. In termini di rivestimenti, Lu Bin e altri della Central South University hanno mescolato aerogel di silice con resina acrilica a base d'acqua per preparare rivestimenti di isolamento termico per il vetro. Gao Shuya e altri hanno preparato aerogel mescolando aerogel di silice con materiali compositi di resina epossidica; In termini di film sottili, Ni Xingyuan e altri hanno realizzato film di isolamento termico composti da film di alluminio metallico e aerogel di silice, che ha aumentato l'effetto di isolamento termico di cinque volte.

L'importanza di "isolamento termico" per migliorare l'efficienza di utilizzo energetico e realizzare risparmio energetico, riduzione dei consumi e riduzione delle emissioni è evidente. Pertanto, la ricerca sull'applicazione dell'aerogel di silice nei materiali di isolamento termico è molto importante per l'utilizzo efficiente delle risorse e dell'energia, il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni. La riduzione dei consumi è di grande importanza.