保持溫暖與納米技術: 氣凝膠绝緣材料

由意志 Soutter

包括的事宜

簡介
氣凝膠: 概覽
在空間的绝緣材料
商業氣凝膠绝緣材料
     Spacetherm®
     Thermablok®
     Nansulate®
新發展
遠期納諾绝緣材料
來源

簡介

在冬季期間,保持溫暖是對許多人員的一主要關心。 上漲的燃料費用意味那保留房子溫暖在冷氣候可以是奮鬥,并且好绝緣材料是重要保持費用管理。

新發展在材料學和納米技術方面啟用了新穎的方法的發展绝熱的。 氣凝膠是變得越來越普遍作為绝緣材料的材料選擇在許多應用,從房子和商業大廈到輸油管和空間探索的 nanostructured 材料。 氣凝膠绝緣材料說提供大約這份绝緣材料提供由玻璃纖維,允許其在空間有限的方案的使用和甚而在绝緣的玻璃面板的 40 倍。

許多商務應用到目前為止在建築,氣凝膠绝緣材料查找在深海氣體的應用和油管、醫療設備和空間船。 對傳統氣凝膠的技術改善啟用了許多這些應用,并且繼續使此新穎的材料累進更加商業上可行。

儘管它是難以置信地輕量級的,并且幾乎透明外觀,氣凝膠非常嚴格。 此圖像顯示支持一塊 2.5 kg 磚的氣凝膠一個 2 g 塊。 畫像著作權: 美國航空航天局

氣凝膠: 概覽

` 氣凝膠』是高度多孔,固定的泡沫,與有良好社會關係的 nanostructures。 它一般由硅土製成,并且可能有幾份形狀和表單。 然而,有機聚合物、碳、銅、金子和半導體 nanostructures 也能够形成氣凝膠。 大約 99.8% 氣凝膠結構是稀薄的空氣,產生它鬼的外觀和獲得它 ` 固定的煙的名字』。 氣凝膠由乾燥膠凝體生產在高溫。

氣凝膠關鍵屬性如下是列出的:

  • 極其輕微 - 密度範圍 - 0.0011 到 0.5 g cm-3
  • 低導熱性
  • 擴散低平均自由程
  • 非粉末材料的高比表面區
  • 高強度
  • 低 R.i.
  • 低合理的速度
  • 低介電常數

氣凝膠的主要應用下列:

  • 作為在太空服的绝緣材料
  • 獲取彗星塵土
  • 在绝緣的董事會和牆壁绝緣材料

在空間的绝緣材料

在 2006年,美國航空航天局肯尼迪航天中心的低溫學測試實驗室在低溫真空情況下執行氣凝膠小珠的實際和熱量描述特性。 在氣凝膠基礎上的绝緣材料系統被學習提高氣凝膠性能在空間生成應用的。 因為他們沒有在初期階段 cooldown 和熱量安定以後, cryopump 發現這些 nanoporous 材料理想的對绝熱系統。 研究與開發是持續的自那以後提高發揮作用在空間運載工具的绝緣材料系統例如航天飛機主燃料槽。

然而,根據美國航空航天局科學家,常規基於硅土的氣凝膠的靈活性不是足够滿足的用於減速箱。 使用高溫聚合物,要處理此,從美國航空航天局 Glenn 研究中心的研究員和俄亥俄航空航天學院最近開發氣凝膠,比基於硅土的氣凝膠約為 90% 多孔,超薄,更加靈活和大約 500 次嚴格。 他們相信這些新的氣凝膠可能生存在火星的苛刻的氣氛,當他們可以是完整的在至 400°C 并且是理想的用於減速箱。

組成氣凝膠的結構細致的聚合物纖維的特寫鏡頭圖像。 畫像著作權: 美國航空航天局

使用 OAPS,這個小組也做一氣凝膠, 50-50 摩爾 % 混合物 2,2' - dimethylbenzidine 和 4,4' - oxydianiline 和 3,3', 4,4' - biphenyltetracarboxylic dianhydride。 胺物的 50/50 組合根據科學家啟用好抗潮濕能力和 flexiblilty 在氣凝膠。 所有設置研究小組連接波音測試它將需要承受,當輸入火星時氣氛的他們新的氣凝膠在高溫漲潮。

氣凝膠的演變從基於硅土的到基於聚合物的材料主要是由於這樣研究由美國航空航天局。 並且有優越熱量和機械性能,聚合物氣凝膠的生產極大也導致較少化學製品浪費。

商業氣凝膠绝緣材料

幸虧其唯一屬性,氣凝膠為绝緣材料目的商業上已經是用途廣泛。 某些關鍵氣凝膠绝緣材料產品可用的今天如下討論:

Spacetherm®

Spacetherm® 是從節省重要的空間,无需修改這個大廈的外部織品的普羅克特組的绝熱。 獨自地供應 Spacetherm 并且按尺寸裁剪或者被碾壓對一定數量的飾面相配各自的行政上。 其卓越的性能通過使用靈活的氣凝膠毯子被完成。 用於 Spacetherm 的這份绝緣材料是從矽土凝膠派生的材料。

Spacetherm 提供 0.014 W/mK 一個 K 系數,在 50 年產品壽命中抵抗模子增長和一致熱量性能。 用於的材料不環境友好,并且有幾乎臭氧耗竭和導致溫室效應的氣體與它交往。

Thermablok®

使用氣凝膠美國航空航天局開發的绝緣材料技術,最高的绝緣材料 - Thermablok -® 現有是一份非常有效率,基於氣凝膠的绝緣材料跨接中斷導電性 「的上升暖流」并且可能增加整體牆壁 R 值超過 40%。

由於其脆弱,氣凝膠是難適應多數用途。 給予專利的 Thermablok 材料解決此通過使用唯一纖維暫停氣凝膠一種所有權配方,以便它可以彎曲或被壓縮,當仍然保留其驚人的绝緣材料屬性時。

現在可用對建築業,一 3/8 英寸 x 1 ½ - Thermablok 英寸 (6.25mm x 38mm) 主街上添加了到每個螺柱,在停止的乾式牆可能處理跨接的上升暖流和達到最大 R 系數值前。 幸虧其疏水屬性, Thermablok 不會變老,不會鑄造或者霉。 Thermablok 氣凝膠绝緣材料是環境安全和可再循環的。

Thermablok 氣凝膠绝緣材料組成包括氣凝膠的一種合成材料被埋置在玻璃纖維矩陣內。 可用在容易地附有螺柱的自動附著的主街上, Thermablok 在各種各樣的情況下隨著時間的推移維護其 R 值。 Thermablok 使氣凝膠绝緣材料可用為家庭和商業使用。

Nansulate®

Nansulate® 節能和資產保護塗層是納米技術科學關閉的得獎的產品。 他們提供包括绝熱、耐腐蝕性、模子阻力、抗潮濕能力、紫外阻力、化學穩定性、火焰阻力和線索封閉福利的一個高效的組合。

此給予專利的技術自 2004年以來是可用的和為行業,商業提供節能和防護解決方法,政府和住宅客戶環球。 Nansulate® 塗層在美國製造并且是提供好節能的不傷環境,低 VOC 塗層。

新發展

最近, Cabot 氣凝膠和先進的 Glazings 有限公司共同地開發了以在建築設計、高熱效率和輕的擴散的靈活性為特色的被绝緣的玻璃解決方法,稱 SOLERA® + Lumira® R5 系統。 他們以與玻璃部件的一英寸厚實的面板為特色绝緣與 Lumira 氣凝膠,散開陽光并且取消強光、熱點和影子。

這些高性能系統提供例外熱養護和強光控制和能承受的採光系統。 這些氣凝膠被绝緣的玻璃部件打開設計員的許多扣人心弦的可能性從學校適用在各種各樣的大廈的這些照明設備於醫療設施。 使用氣凝膠的建築解決方法可能在不久的將來變得越來越普遍,特別地為大商店和商業大廈,但是越來越在住宅建設。

最近發行了 NanoLabs Corp. 其先進的绝熱塗層的, nanotech 公司的一個關鍵重要事件一個臨時專利。 它相信此臨時專利將幫助這家公司把他們新穎的納諾绝熱產品商業化與在這個行業的其他公司合夥。 此也塗上提供防火和熱至大約 1,500 °C (2732°F)。 納諾塗層可以被應用於木頭或金屬表面并且是鐵鏽,水和抗腐蝕,因而是高度耐久的。 納諾實驗室希望大量生產此新穎的塗層和使它經濟上和商業上可行用於所有可能的應用。

遠期納諾绝緣材料

在佔大約 $82.9 百萬 2008 的全球氣凝膠市場和可能在 2013年之前涉及 $646.3 百萬,驅動由在音響和上升暖流和绝緣材料應用的需求。 儘管此,現在可以得到的氣凝膠绝緣材料產品高定價,并且他們的使用限於一些個試驗計劃。 在氣凝膠材料的後期發展,例如與更好的機械特性的納諾聚合物氣凝膠,現在是在早期的發展階段。

氣凝膠的關鍵挑戰能獲取市場份額將是查找大量生產的更加嚴格和更輕的氣凝膠一個有效方法。 由於此,消費者應用的價格合理的氣凝膠可能不取得到幾年。

基本上,然而,氣凝膠由消耗大的原材料沒有做,并且他們難以置信的熱量屬性做他們專家應用的理想。 增長的採用在這些適當位置區將壓低氣凝膠绝緣材料的費用,并且在您前可以太長期查找此難以置信的材料保留您的房子溫暖在這個冬天!

來源

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

Last Update: 14. June 2013 12:10

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