ナノテクノロジーと暖かい保存: エアロゲルの絶縁体

意志 Soutter によって

カバーされるトピック

導入
エアロゲル: 概要
スペースの絶縁体
商業エアロゲルの絶縁体
     Spacetherm®
     Thermablok®
     Nansulate®
最近の進展
Nano 絶縁体の未来
ソース

導入

暖かい保存は冬季の間に多くの人々についての主要な心配です。 上昇の燃費はそれをちょうど寒い気候で家を暖かい保つことが苦闘場合もあり、よい絶縁体が費用を処理しやすい保って重要であることを意味しますである。

物質科学およびナノテクノロジーの最近の進展は断熱材のための新しい方法の開発を可能にしました。 エアロゲルは家および商業建物からの油送管および宇宙探査機に多くのアプリケーションの絶縁体のための材料の選定としてますます普及するように、なっている nanostructured 材料です。 エアロゲルの絶縁体は絶縁体が約 40 倍の言われますスペース制限されたシナリオの使用を可能にする、そして絶縁のガラスパネルで提供すると提供したガラス繊維によって。

商用アプリケーションの多数が構築に今のところある間、エアロゲルの絶縁体は深海ガスおよびオイル管、医療機器およびスペース容器のアプリケーションを見つけます。 従来のエアロゲルへの科学技術の改善はこれらのアプリケーションの多数を可能にし、この新しい材料を漸進的に商業的に実行可能にさせ続けます。

それにもかかわらず非常に軽量であり、ほとんど透過出現、エアロゲルは非常に強いです。 この画像は 2.5 kg の煉瓦をサポートするエアロゲルの 2 g のブロックを示します。 画像著作権: NASA

エアロゲル: 概要

` のエアロゲルは」有力な縁故がる nanostructures の非常に多孔性の、固体泡、です。 それは無水ケイ酸から一般に成り、複数の形および形式を持つことができます。 ただし、有機性ポリマー、カーボン、銅、金および半導体の nanostructures はエアロゲルを形作るまたことができます。 エアロゲルの構造の約 99.8% はそれに幽霊の出現を与え、それに ` の固体煙の名前を」得る何も見えない状態です。 エアロゲルは高温の乾燥のゲルによって作り出されます。

エアロゲルの主特性は下記のようにリストされています:

  • 極度な明度 - 密度の範囲 - 0.0011 から 0.5 g cm-3
  • 低い熱伝導度
  • 拡散の低い平均自由行程
  • 非粉材料のための高い比表面積領域
  • 高力
  • 低い R.i.
  • 低く健全な速度
  • 低い比誘電率

エアロゲルの主要なアプリケーションは次です:

  • 宇宙服の絶縁体として
  • 彗星の塵を捕獲するため
  • 絶縁のボードおよび壁の絶縁体

スペースの絶縁体

2006 年に、 NASA ケネディ宇宙センターの低温学のテストラボは低温学真空の条件の下でエアロゲルのビードの物理的な、熱性格描写を行いました。 エアロゲルに基づく絶縁体システムはスペース進水のアプリケーションのエアロゲルのパフォーマンスを高めるために調査されました。 これらの nanoporous 材料は断熱材システムにとって理想的 cooldown および熱安定の最初の段階後に cryopump のでであると見つけられました。 研究開発はその後進行中スペースシャトルの外部燃料タンクのようなスペース進水手段の絶縁体システムの作用を高めるためにでした。

ただし、 NASA の科学者に従って、慣習的な無水ケイ酸ベースのエアロゲルの柔軟性は減速機の使用のために十分に十分ではないです。 これに取り組むためには、 NASA Glenn の研究所からの研究者およびオハイオ州の宇宙航空協会は多孔性、極めて薄く、適用範囲が広い約 90% および無水ケイ酸ベースのエアロゲルより強かった約 500 倍高温ポリマーを使用して最近エアロゲルを開発しました。 彼らは 400°C まででそのままでもいく、減速機の使用にとって理想的であると同時にこれらの新しいエアロゲルが火星の粗い大気を存続できることを信じます。

エアロゲルの構造を構成する良いポリマーファイバーのクローズアップの画像。 画像著作権: NASA

チームはまた OAPS を使用してエアロゲル、 2,2' - dimethylbenzidine および 4,4' - oxydianiline、および 3,3' の混合物モル % 50-50、 4,4' - biphenyltetracarboxylic dianhydride 作りました。 エアロゲルのアミンの 50/50 の組合せよい湿気抵抗をおよび flexiblilty 科学者に従って、可能にします。 研究グループは完全に抗する必要がある高熱の変化で新しいエアロゲルをテストするためにボイングを結合するようにセットされます火星の大気を入力している間。

無水ケイ酸ベースからのポリマーベースの材料へのエアロゲルの改革は NASA によって主としてそのような研究のおかげで行います。 優秀な熱および機械特性を持っていることと同様、ポリマーエアロゲルの生産はまたより少ない化学薬品の無駄でかなり起因します。

商業エアロゲルの絶縁体

エアロゲル、一義的な特性のおかげで既に絶縁体の為に商業的に広く利用されています。 主エアロゲルの絶縁体の製品の使用できる今日のいくつかは後で論議されます:

Spacetherm®

Spacetherm は® 建物の外部ファブリックを変えないで貴重なスペースを節約する代理人のグループからの断熱材です。 Spacetherm はいくつかの表面仕上げに自分自身で供給され、特定のサイズにカットされるか、または個々の条件に適するために薄板になります。 その驚くべきパフォーマンスは適用範囲が広いエアロゲル毛布の使用によって実現されます。 Spacetherm で使用される絶縁体はケイ酸ゲルから得られる材料です。

Spacetherm は 0.014 W/mK の K の要因を提供しましたり、 50 年の製品の寿命の間にカビの生育および一貫した熱パフォーマンスに抵抗します。 使用される材料は環境に優しく、それと関連付けられるほとんどオゾン層破壊および温室効果ガスの排出がありません。

Thermablok®

NASA が開発するエアロゲルの絶縁体の技術を利用して存在 - Thermablok - の最も高い® 絶縁体は非常に能率的な、エアロゲルベースの絶縁体」繋ぐ遮断の伝導性の 「上昇温暖気流で、 40% 以上全面的な壁 R 値を増加できます。

エアロゲルはずっともろさのためにほとんどの使用に適応しにくいです。 Thermablok の特許を取られた文書はエアロゲルの専有方式を中断するのに一義的なファイバーの使用によってまだすばらしい絶縁体の特性を保っている間曲がるか、または圧縮することができるようにこれを克服します。

建築業、 3/8 インチ X に今使用できる 1 つの ½ - ハングの乾式壁が繋ぐ上昇温暖気流に取り組み、最大 R 要因値を達成できる前に Thermablok のインチ (6.25mm x 38mm) のストリップは各スタッドに追加しました。 Thermablok、疎水性特性のおかげで、またはべと病老化しませんでしたり、形成しません。 Thermablok のエアロゲルの絶縁体は環境的に安全、再生利用できります。

Thermablok のエアロゲルの絶縁体はガラス繊維のマトリックスの内で埋め込まれるエアロゲルから成っている複合材料より構成されています。 スタッドに容易に接続する自己接着ストリップ、 Thermablok で使用できる条件の広い範囲の下で R 値を、一定時間にわたり維持します。 Thermablok はエアロゲルの絶縁体をホームおよび商業使用のために使用できるようにします。

Nansulate®

Nansulate の® 省エネおよび資産の保護コーティングはナノテクノロジーの科学によって動力を与えられる賞獲得の製品です。 それらは断熱材、耐食性、型の抵抗、湿気抵抗、紫外線抵抗、化学抵抗、炎の抵抗および鉛のカプセル封入を含んでいる利点の非常に効果的な組合せを提供します。

この特許を取られた技術は 2004 年以来使用でき、産業、商業にずっと世界中で省エネおよび保護解決を、政府および住宅の顧客提供しています。 Nansulate の® コーティングは米国でなされ、よい省エネを提供する環境に優しく、低い VOC のコーティングです。

最近の進展

最近、 Cabot のエアロゲルおよび高度の Glazings 株式会社共同で建築設計、高い熱効率および軽い拡散の柔軟性を特色にする呼出される絶縁されたガラス解決を SOLERA +® Lumira R5® システム開発しました。 それらは日光を拡散させ、グレア、ホットスポットおよび影を取除く Lumira のエアロゲルと絶縁されるガラス単位が付いている 1 インチの厚いパネルを特色にします。

これらの高性能システムは例外的な熱保護およびグレア制御および支持できる昼光照明システムを提供します。 これらのエアロゲルによって絶縁されるガラス単位は学校から医学機能に建物の広い範囲のこれらの照明を適用するためにデザイナーのための多くのエキサイティングな可能性を開発しました。 エアロゲルを使用して構築の解決は倉庫および商業建物のためになるために、本当らしいですしかしますます住宅建築で近い将来にますます普及するように、特にまた。

NanoLabs Corp. は最近高度の断熱材のコーティング、 nanotech の会社のための主マイルストーンのための仮のパテント出されてしまいました。 この仮のパテントが会社が企業の他の会社と協力して新しい nano 断熱材の製品を商業化するのを助けることを信じます。 またこのコーティングは火災からの保護および約 1,500 °C まで熱を提供します (2732°F)。 nano コーティングは木または金属表面に加えることができ、錆、水および防蝕で、従って非常に耐久です。 Nano 実験室はこの新しいコーティングを大量生産し、すべての可能なアプリケーションの使用のために経済的そして商業的に実行可能にさせることを望みます。

Nano 絶縁体の未来

約 $82.9 百万を占められる 2008 の全体的なエアロゲルの市場は本当らしく 2013 年までに $646.3 百万に触れるために音響および上昇温暖気流および絶縁体アプリケーションの要求によって運転されて。 これにもかかわらず、現在利用できるエアロゲルの絶縁体の製品は非常に値を付けられ、使用は少数の試験的なプロジェクトに制限されます。 よりよい機械特性の nano ポリマーエアロゲルのようなエアロゲル材料の後の開発は、早い開発段階に、今あります。

市場占有率を得るエアロゲルのための主挑戦はより強く、より軽いエアロゲルを大量生産するための費用有効方法を見つけることです。 これが原因で、消費者アプリケーションのための現実的なエアロゲルは数年の間使用できないかもしれません。

根本的にしかしエアロゲルは高い原料からなされないし、信じられないい熱特性はそれらに専門家アプリケーションのための理想をします。 これらのニッチ領域の増加する採用はエアロゲルの絶縁体の費用の下で運転し、長くあなたの前にこの信じられないい材料を冬に家を暖かい保つことを見つけるには余りにかもしれないです!

ソース

Date Added: Nov 20, 2012 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 12:29

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