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Mantimento Morno com Nanotecnologia: Isolação do Aerogel

Pela Vontade Soutter

Assuntos Cobertos

Introdução
Aerogel: Uma Vista Geral
Isolação no Espaço
Isolação Comercial do Aerogel
     Spacetherm®
     Thermablok®
     Nansulate®
Revelações Recentes
Futuro da Nano-Isolação
Fontes

Introdução

Manter-se morno é um interesse principal para muitos povos durante os meses de inverno. Os custos do combustível de Aumentação significam que isso apenas manter uma casa morna no tempo frio pode ser um esforço, e a boa isolação é vital manter custos manejáveis.

As revelações Recentes na ciência de materiais e na nanotecnologia permitiram a revelação de métodos novos para a isolação térmica. O Aerogel é um material nanostructured que se esteja tornando cada vez mais popular como uma escolha material para a isolação em muitas aplicações, das casas e das construções comerciais aos oleodutos e às pontas de prova de espaço. A isolação do Aerogel é dita fornecer aproximadamente 40 vezes que a isolação forneceu pela fibra de vidro, que permite seu uso em encenações espaço-restritas, e mesmo nos painéis de vidro de isolamento.

Enquanto muitas das aplicações comerciais estão até agora na construção, a isolação do aerogel encontra aplicações em umas tubulações do gás e de petróleo do mar profundo, em dispositivos médicos e em embarcações do espaço. As melhorias Tecnologicos aos aerogels tradicionais permitiram muitas destas aplicações, e continuam a fazer este material novo progressivamente mais comercialmente viável.

Apesar dele é incredibly de pouco peso e a aparência quase transparente, aerogel é muito forte. Esta imagem mostra um bloco de 2 g de aerogel que apoia um tijolo de 2,5 quilogramas. Crédito de Imagem: NASA

Aerogel: Uma Vista Geral

O Aerogel do `' é uma espuma altamente porosa, contínua, com os nanostructures bem conectados. Geralmente é feito do silicone e pode ter diversos formas e formulários. Contudo, os nanostructures orgânicos dos polímeros, do carbono, do cobre, do ouro e do semicondutor são igualmente capazes de formar aerogels. Aproximadamente 99,8% da estrutura do aerogel não são nada mas nada, dando lhe uma aparência espectral e ganhando lhe o nome do fumo contínuo do `'. Os Aerogels são produzidos por geles da secagem em altas temperaturas.

As propriedades chaves dos aerogels estão listadas abaixo:

  • Luminosidade Extrema - escala da densidade - 0,0011 a 0,5 g cm-3
  • Baixa condutibilidade térmica
  • Baixo trajecto livre médio da difusão
  • Área de superfície específica Alta para materiais do não-pó
  • de grande resistência
  • Baixo R.I.
  • Baixa velocidade sadia
  • Baixa constante dieléctrica

As aplicações principais dos aerogels são as seguintes:

  • Como o material de isolamento nos spacesuits
  • Para capturar a poeira do cometa
  • Em placas e na isolação de isolamento da parede

Isolação no Espaço

Em 2006, o Laboratório de Teste da Criogenia do Centro Espacial Kennedy da NASA executou caracterizações físicas e térmicas de grânulos do aerogel sob circunstâncias do criogênico-vácuo. Os sistemas da Isolação baseados em aerogels foram estudados para aumentar o desempenho dos aerogels em aplicações do lançamento do espaço. Estes materiais nanoporous foram encontrados para ser ideais para sistemas da isolação térmica, porque não fizeram cryopump após a fase inicial de cooldown e de estabilização térmica. A Investigação e desenvolvimento era em curso depois aumentar o funcionamento de sistemas da isolação em veículos de lançamento do espaço tais como o Tanque Externo do Vaivém Espacial.

Contudo, de acordo com os cientistas da NASA, a flexibilidade de aerogels silicone-baseados convencionais não é suficiente bastante para o uso nos decelerators. Para abordar este, os pesquisadores do Centro de Pesquisa da NASA Glenn e o Instituto Aeroespacial de Ohio desenvolveram recentemente aerogels usando os polímeros de alta temperatura, que eram aproximadamente 90% porosos, ultra-finos, mais flexíveis e aproximadamente 500 vezes mais fortes do que os aerogels silicone-baseados. Acreditam que estes aerogels novos podem sobreviver à atmosfera áspera em Marte enquanto podem ser intactos até em 400°C e são ideais para o uso nos decelerators.

Uma imagem do close-up das fibras finas do polímero que compo a estrutura do aerogel. Crédito de Imagem: NASA

A equipe igualmente fez um aerogel usando OAPS, uns 50-50 % da mistura da toupeira de 2,2' - dimethylbenzidine e 4,4' - oxydianiline, e de 3,3', 4,4' - dianhydride biphenyltetracarboxylic. A combinação de 50/50 de aminas permitem a boa resistência de umidade e o flexiblilty no aerogel, de acordo com os cientistas. O grupo de investigação é ajustado toda para juntar-se a Boeing para testar seu aerogel novo nos fluxos que de calor elevado precisaria de suportar ao incorporar a atmosfera de Marte.

A evolução dos aerogels do silicone-baseado aos materiais polímero-baseados é pela maior parte agradecimentos a tal pesquisa pela NASA. E também ter propriedades térmicas e mecânicas superiores, a produção de aerogels do polímero igualmente conduz significativamente a menos desperdício do produto químico.

Isolação Comercial do Aerogel

Os Agradecimentos a suas propriedades originais, aerogel são já amplamente utilizados comercialmente para finalidades da isolação. Algum de hoje disponível dos produtos chaves da isolação do aerogel é discutido abaixo:

Spacetherm®

Spacetherm® é uma isolação térmica do grupo do Fiscal de provas que salvar o espaço valioso sem alterar a tela exterior da construção. Spacetherm é fornecido em seus próprios e corte para fazer sob medida ou laminado a um número de revestimentos para serir exigências individuais. Seu desempenho notável é conseguido com o uso de coberturas flexíveis do aerogel. A isolação usada em Spacetherm é um material derivado do gel de silicone.

Spacetherm oferece um K-factor de 0,014 W/mK, resiste o crescimento de molde, e o desempenho térmico consistente no curso de uma vida do produto de 50 anos. O material usado é eco-amigável, e não tem quase nenhumas prostração e emissão de gases de efeito estufa de ozônio associadas com ele.

Thermablok®

Utilizando a tecnologia da isolação do aerogel desenvolvida pela NASA, o material de isolamento o mais alto na existência - Thermablok® - é um material de isolamento altamente eficiente, aerogel-baseado por que thermal condutor das rupturas “que constrói uma ponte sobre” e pode aumentar o R-Valor total da parede mais de 40%.

O Aerogel foi difícil de adaptar-se à maioria de usos devido a sua fragilidade. O material patenteado de Thermablok supera este usando uma fibra original para suspender uma fórmula proprietária do aerogel de modo que possa ser dobrado ou comprimido ao ainda reter suas propriedades surpreendentes da isolação.

Agora disponível à indústria da construção civil, um 3/8-inch x 1 ½ - a tira da polegada (6.25mm x 38mm) de Thermablok adicionou a cada parafuso prisioneiro antes que o drywall de suspensão possa abordar o thermal que constrói uma ponte sobre e conseguir o valor máximo do R-Factor. Os Agradecimentos a suas propriedades hidrofóbicas, Thermablok não envelhecerão, não moldarão, ou oídio. O material de isolamento do aerogel de Thermablok é ambiental seguro e reciclável.

A isolação do aerogel de Thermablok é compo de um material composto que consiste no aerogel encaixado dentro de uma matriz da fibra de vidro. Disponível nas tiras autoadesivas que anexam facilmente ao parafuso prisioneiro, Thermablok mantem seu R-Valor ao longo do tempo, sob uma vasta gama de circunstâncias. Thermablok faz a isolação do aerogel disponível para o uso home e comercial.

Nansulate®

A Economia De Energia® de Nansulate e os Revestimentos da Protecção do Recurso são produtos vencedores dum prémio postos pela ciência da nanotecnologia. Oferecem uma combinação altamente eficaz de benefícios que incluem a isolação térmica, a resistência de corrosão, a resistência do molde, a resistência de umidade, a resistência UV, a resistência química, a resistência da chama, e a capsulagem do chumbo.

Esta tecnologia patenteada estêve disponível desde 2004 e tem fornecido soluções de poupança de energia e protectoras para industrial, comercial, o governo e clientes residenciais em todo o mundo. Os Revestimentos® de Nansulate são feitos nos EUA e são os revestimentos favoráveis ao meio ambiente, baixos do VOC que fornecem boas economias de energia.

Revelações Recentes

Recentemente, o Aerogel de Cabot e Glazings Avançado Ltd. desenvolveram comum as soluções de vidro isoladas que caracterizam a flexibilidade na concepção arquitectónica, na eficiência térmica alta, e na difusão clara, chamadas sistemas® de SOLERA +® de Lumira R5. Caracterizam um painel grosso de 1 polegada com as unidades de vidro isoladas com aerogel de Lumira, que difunde a luz solar e remove o brilho, os hot spot e as sombras.

Estes sistemas do elevado desempenho fornecem o controle excepcional da protecção térmica e do brilho e sistemas sustentáveis do daylighting. Estas unidades de vidro isoladas aerogel abriram muitas possibilidades emocionantes para que os desenhistas apliquem estas iluminações em uma vasta gama de construções das escolas às facilidades médicas. As soluções da Construção que usam o aerogel são prováveis tornar-se em um futuro próximo, particularmente cada vez mais populares para armazéns e construções comerciais, mas cada vez mais na construção residencial também.

NanoLabs Corp. tem sido emitido recentemente uma patente provisória para seu revestimento avançado da isolação térmica, um marco miliário chave para a empresa do nanotech. Acredita que esta patente provisória ajudará a empresa a comercializar seu produto nano novo da isolação térmica em parceria com outras empresas na indústria. Este revestimento igualmente oferece a protecção contra o incêndio e o calor até o °C aproximadamente 1.500 (2732°F). O nano-revestimento pode ser aplicado às superfícies da madeira ou de metal e é oxidação, água e resistente à corrosão, é assim altamente durável. Esperanças Nano dos Laboratórios reunir o produto este revestimento novo e fazê-lo economicamente e comercialmente viável para o uso em todas as aplicações possíveis.

Futuro da Nano-Isolação

O mercado global do aerogel esclarecido em 2008 aproximadamente $82,9 milhões e é provável tocar em 2013 em $646,3 milhões, conduzido pela procura nas aplicações acústicas e do thermal e da isolação. Apesar disto, os produtos disponíveis da isolação do aerogel são fixados o preço actualmente altamente e seu uso é restringido a alguns projectos piloto. As revelações as mais atrasadas em materiais do aerogel, tais como aerogels do nano-polímero com melhores características mecânicas, realizam-se na fase de revelação adiantada agora.

O desafio chave para que os aerogels ganhem a parte de mercado será encontrar um método eficaz na redução de custos para a massa produzindo uns aerogels mais fortes e mais claros. Devido a isto, os aerogels disponíveis para aplicações do consumidor não podem estar disponíveis por alguns anos.

Fundamental, contudo, os aerogels não são feitos das matérias primas caras, e suas propriedades térmicas incríveis fazem-lhes o ideal para aplicações do especialista. A adopção Crescente nestas áreas da ameia conduzirá abaixo do custo da isolação do aerogel, e antes demasiado por muito tempo de você pode encontrar este material incrível manter sua casa morna no inverno!

Fontes

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

Last Update: 14. June 2013 12:46

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