Maintenir Chaud avec la Nanotechnologie : Isolation d'Aerogel

Par Volonté Soutter

Sujets Couverts

Introduction
Aerogel : Une Synthèse
Isolation dans l'Espace
Isolation Commerciale d'Aerogel
     Spacetherm®
     Thermablok®
     Nansulate®
Développements Récents
Contrat À Terme de Nano-Isolation
Sources

Introduction

Maintenir chaud est une préoccupation importante pour beaucoup de gens pendant les mois d'hiver. Les coûts du combustible Croissants signifient que cela maintenir juste une maison chaude dans le temps froid peut être une lutte, et la bonne isolation est indispensable de maintenir des coûts maniables.

Les Développements récents en science des matériaux et nanotechnologie ont activé l'élaboration des méthodes nouvelles pour l'isolation thermique. L'Aerogel est un matériau nanostructured qui est populaire de plus en plus étant comme choix matériel pour l'isolation dans beaucoup d'applications, des maisons et des bâtiments commerciaux aux oléoducs et aux sondes d'espace. On dit que l'isolation d'Aerogel fournit environ 40 fois où l'isolation a fournies par la fibre de verre, qui permet son utilisation dans les scénarios espace-restreints, et même dans les Commissions en verre isolantes.

Tandis Que plusieurs des applications commerciales sont jusqu'ici dans la construction, l'isolation d'aerogel trouve des applications en gaz de mer profonde et oléoducs, matériels médicaux et récipients de l'espace. Les améliorations Technologiques aux aerogels traditionnels ont activé plusieurs de ces applications, et continuent à rendre ce matériau nouveau graduel plus commercialement viable.

En Dépit de lui est incroyablement le poids léger et l'aspect presque transparent, aerogel est très intense. Cette image affiche une case de 2 g d'aerogel supportant une brique de 2,5 kilogrammes. Crédit d'Image : LA NASA

Aerogel : Une Synthèse

L'Aerogel de `' est un mousse hautement poreux et solide, avec des nanostructures bien connectés. Il est généralement fait de silice et peut avoir plusieurs formes et formes. Cependant, les nanostructures organiques de polymères, de carbone, d'en cuivre, d'or et de semi-conducteur sont également capables de former des aerogels. Environ 99,8% de la structure d'aerogel n'est rien mais air de faible densité, qui lui donne un aspect fantomatique et qui lui gagne le nom de la fumée solide de `'. Des Aerogels sont produits par des gels de séchage aux températures élevées.

Les propriétés principales des aerogels sont cotées ci-dessous :

  • Légèreté Extrême - domaine de densité - 0,0011 à 0,5 cm de g-3
  • Conduction thermique Faible
  • Moyen libre parcours Faible de diffusion
  • Surface particulière Élevée pour des matériaux de non-poudre
  • de haute résistance
  • Indice de réfraction Faible
  • Vitesse saine Faible
  • Constante diélectrique Faible

Les applications principales des aerogels sont les suivantes :

  • Comme isolant dans des combinaisons spatiales
  • Pour capturer la poussière de comète
  • Dans les cartons et l'isolation isolants de paroi

Isolation dans l'Espace

En 2006, le Laboratoire de Test de la Cryogénie du Centre Spatial Kennedy de la NASA a exécuté des caractérisations matérielles et thermiques des petits programmes d'aerogel dans des conditions de cryogénique-aspirateur. Des systèmes d'Isolation basés sur des aerogels ont été étudiés pour augmenter la performance des aerogels dans des applications de lancement de l'espace. Ces matériaux nanoporous se sont avérés idéaux pour des systèmes d'isolation thermique, comme le ne faisaient pas ils cryopump après la première étape de la stabilisation de cooldown et de thermique. La Recherche et développement étaient actuelle depuis pour augmenter le fonctionnement des systèmes d'isolation dans des lanceurs de l'espace tels que le Bidon Externe de Navette Spatiale.

Cependant, selon les scientifiques de la NASA, la souplesse des aerogels silice-basés conventionnels n'est pas assez suffisante pour l'usage dans des décélérateurs. Pour aborder ceci, chercheurs du Centre de Recherche de la NASA Glenn et aerogels développés récemment d'Institut Aérospatial de l'Ohio utilisant les polymères à hautes températures, qui étaient environ 90% poreux, ultra-minces, plus flexibles et environ 500 fois plus intenses que les aerogels silice-basés. Ils croient que ces aerogels neufs peuvent survivre l'ambiance brutale en Mars pendant qu'ils peuvent être intacts à jusqu'à 400°C et sont idéaux pour l'usage dans des décélérateurs.

Une image en gros plan des fibres fines de polymère qui composent la structure de l'aerogel. Crédit d'Image : LA NASA

L'équipe a également effectué un aerogel utilisant OAPS, un % de mélange de 50-50 moles de 2,2' - dimethylbenzidine et 4,4' - oxydianiline, et de 3,3', 4,4' - dianhydride biphenyltetracarboxylic. La combinaison de 50/50 des amines active la bonne résistance d'humidité et le flexiblilty dans l'aerogel, selon les scientifiques. L'organisme de recherche est tout réglé pour joindre Boeing pour tester leur aerogel neuf aux flux thermiques de feu vif qu'il devrait supporter tout en écrivant l'ambiance de Mars.

L'évolution des aerogels de silice-basé aux matériaux polymère-basés est en grande partie grâce à une telle recherche par la NASA. Aussi bien qu'avoir la thermique supérieure et les propriétés mécaniques, la production des aerogels de polymère a également comme conséquence de manière significative moins de déchet chimique.

Isolation Commerciale d'Aerogel

Grâce à ses seules propriétés, aerogel est déjà très utilisée commercialement pour l'isolation. Une Partie d'aujourd'hui disponible d'aerogel de produits principaux d'isolation est discutée ci-dessous :

Spacetherm®

Spacetherm® est une isolation thermique du groupe de Proctor qui ménage de l'espace précieux sans modifier le tissu extérieur du bâtiment. Spacetherm est fourni seule et coupure pour classer ou feuilleté à un certain nombre de garnitures pour satisfaire à différentes exigences. Sa performance remarquable est réalisée par l'utilisation des couvertures flexibles d'aerogel. L'isolation utilisée dans Spacetherm est un matériau dérivé du silicagel.

Spacetherm offre un facteur de K de 0,014 W/mK, résiste à l'accroissement de moulage, et à la performance thermique cohérente au cours d'une vie de produit de 50 ans. La matière employée est qui respecte l'environnement, et n'a presque aucune émission d'appauvrissement de la couche d'ozone et de gaz participant à l'effet de serre associée avec elle.

Thermablok®

Employant la technologie d'isolation d'aerogel développée par la NASA, l'isolant le plus élevé en existence - Thermablok® - est un isolant très efficace et aerogel-basé par lequel thermique conductrice de ruptures « pont » et peut augmenter la R-Valeur générale de paroi plus de 40%.

Il a été difficile adapter Aerogel à la plupart des utilisations à cause de sa fragilité. Le matériau breveté de Thermablok surmonte ceci à l'aide d'une seule fibre pour suspendre une formule de propriété industrielle d'aerogel de sorte qu'il puisse être courbé ou comprimé tout en maintenant toujours ses propriétés étonnantes d'isolation.

Maintenant disponible à l'industrie du bâtiment, un 3/8-inch X 1 ½ - la bande de pouce (6.25mm x 38mm) de Thermablok a ajouté à chaque entretoise avant que la cloison sèche s'arrêtante puisse aborder la thermique pont et réaliser la valeur maximum de R-Facteur. Grâce à ses propriétés hydrophobes, Thermablok ne vieillira pas, ne formera pas, ou rouille. L'isolant d'aerogel de Thermablok est ambiant sûr et recyclable.

L'isolation d'aerogel de Thermablok se compose d'un matériau composite se composant de l'aerogel encastré dans une modification de fibre de verre. Disponible dans les bandes auto-adhésives qui fixent facilement à l'entretoise, Thermablok met à jour sa R-Valeur au fil du temps, dans un large éventail de conditions. Thermablok rend isolation d'aerogel disponibles pour des les deux la maison et l'utilisation commerciale.

Nansulate®

Les Couches® de Protection d'Économie d'Énergie et de Bien de Nansulate sont les produits qui a reçu un prix actionnés par la science de la nanotechnologie. Elles offrent une combinaison hautement pertinente des avantages qui comprennent l'isolation thermique, la résistance de la corrosion, la résistance de moulage, la résistance d'humidité, la résistance UV, la résistance chimique, la résistance de flamme, et l'encapsulation de plomb.

Cette technologie brevetée a été disponible depuis 2004 et avait fourni les solutions économiseuses d'énergie et protectrices pour l'industriel, le message publicitaire, le gouvernement et les abonnées résidentielles autour du monde. Des Couches® de Nansulate sont fabriquées aux ETATS-UNIS et sont des couches favorables à l'environnement et faibles de COV qui fournissent de bonnes économies d'énergie.

Développements Récents

Récent, l'Aerogel de Cabot et l'Advanced Glazings Ltd. ont commun développé les solutions en verre isolées qui comportent la souplesse dans le design architectural, l'efficience thermique élevée, et la diffusion légère, appelé SOLERA® + systèmes® de Lumira R5. Ils comportent une Commission épaisse d'un pouce avec les ensembles en verre isolés avec l'aerogel de Lumira, qui diffuse la lumière solaire et enlève l'éclat, les points chauds et les ombres.

Ces systèmes de haute performance fournissent le contrôle exceptionnel de protection thermique et d'éclat et les systèmes viables de lumière du jour. Ces ensembles en verre isolés par aerogel ont ouvert beaucoup de possibilités passionnantes pour que les créateurs appliquent ces éclairages dans un large éventail de bâtiments à partir des écoles aux équipements médicaux. Les solutions de Construction utilisant l'aerogel sont susceptibles de devenir populaires de plus en plus dans un avenir proche, en particulier pour des entrepôts et des bâtiments commerciaux, mais de plus en plus dans la construction résidentielle aussi bien.

NanoLabs Corp. a été récent publié un brevet provisoire pour sa couche avancée d'isolation thermique, une étape principale pour la compagnie de nanotechnologie. Il croit que ce brevet provisoire aidera la compagnie à commercialiser leur produit nano nouveau d'isolation thermique en partenariat avec d'autres compagnies dans l'industrie. Ce vêtir également offre la protection contre l'incendie et la chaleur jusqu'au °C environ 1.500 (2732°F). La nano-couche peut être appliquée au bois ou aux surfaces métalliques et est rouille, l'eau et anticorrosion, est ainsi hautement durable. Les Laboratoires Nanos espère produire cette couche nouvelle et la rendre en série économiquement et commercialement viable pour l'usage dans toutes les applications possibles.

Contrat À Terme de Nano-Isolation

Le marché global d'aerogel en 2008 représenté environ $82,9 millions et est susceptible de toucher $646,3 millions d'ici 2013, piloté par la demande dans les applications acoustiques et de thermique et d'isolation. En Dépit de ceci, des produits actuellement disponibles d'isolation d'aerogel coûtent cher et leur utilisation est limitée à quelques projets-pilotes. Les derniers développements en matériaux d'aerogel, tels que des aerogels de nano-polymère avec de meilleures caractéristiques mécaniques, ont lieu pendant la phase de développement précoce maintenant.

Le défi principal pour des aerogels à la part de marché de gain sera de trouver une méthode rentable pour produire des aerogels plus intenses et plus légers. En Raison de ceci, les aerogels abordables pour des applications client peuvent ne pas être disponibles pendant quelques années.

Principalement, cependant, des aerogels ne sont pas effectués à partir des matières premières chères, et leurs propriétés thermiques incroyables leur effectue l'idéal pour des applications de spécialiste. L'adoption Croissante dans ces zones de créneau entraînera une réduction le coût d'isolation d'aerogel, et avant trop longtemps vous peut trouver ce matériau incroyable maintenir votre maison chaude pendant l'hiver !

Sources

Date Added: Nov 20, 2012 | Updated: Jun 25, 2014

Last Update: 25. June 2014 23:56

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