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气凝胶隔热材料到底是什么材料
发布时间:2022-06-22

气凝胶,又称为干凝胶,是化学溶液经反应,先形成溶胶,再凝胶化获得的凝胶,除去凝胶中的溶剂,获得的一种空间网状结构中充满气体,外表呈固体状密度极低的(接近空气密度)多孔材料。


一、气凝胶定义:

气凝胶到底是什么材料?

气凝胶具有超轻、低密度、纳米微孔,特征是,具有超细蜂窝孔尺寸和多孔结构,由相互连接的聚合链连接而成。孔径一般低于 100 nm,气凝胶颗粒尺寸通常小于 20nm。它可以由无机材料(如二氧化硅、氧化铝等),有机材料(如聚酰亚胺、碳等),或混合材料(如凝胶玻璃等)而制得。

气凝胶到底是什么材料?


二、气凝胶概述:

气凝胶,是一种具有纳米多孔结构的新型材料,1931年由美国Kistler.S.发明,因轻若薄雾蓝色泛蓝,又被称为“蓝烟”、“冻结的烟”,创下15项吉尼斯纪录,在热学、光学、电学、力学、声学等领域显示许多奇特的性能,被称为改变世界的神奇材料,列入20世纪90年代以来10大热门科学技术之一,是具有巨大应用价值的军民两用技术。

气凝胶是目前世界上Zui轻、隔热性能的固态材料,被入选世界吉尼斯记录,气凝胶具有极低密度、极低热导率、高比表面积、高孔隙率的特性,Zui初被广泛应用于航空航天、军事工业等高端技术领域,随着中国经济转型升级及实施国家纳米材料战略,气凝胶纳米材料已逐渐在工业、建筑、汽车及电子等行业广泛应用。

气凝胶因成分不同,主要有二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶等。当前,二氧化硅气凝胶的绝热性能Zui为引人注目,技术也Zui为成熟,国内外气凝胶的产业化发展大多围绕二氧化硅气凝胶绝热应用展开,下文如未特别说明,所称气凝胶均为二氧化硅气凝胶。

伴随着中国经济转型升级,节能降耗政策的持续大力推进,以及中国实施多年的纳米材料战略,气凝胶材料近年来受到了政府、学术界、企业界和投资界的广泛关注。

气凝胶是中国正在逐步显示出的与世界同行几乎同步且具有较强竞争力的高新技术及产品之一,某种意义上,中国气凝胶产业的发展,对世界气凝胶产业的发展将产生越来越大的影响。


三、气凝胶隔热材料结构:


四、气凝胶隔热材料工作原理:

五、气凝胶的特性:

气凝胶到底是什么材料?

六、气凝胶的隔热原理:

气凝胶到底是什么材料?

无对流效应:

气凝胶纳米材料中的气孔直径小于70nm, 气孔内的空气分子就失去了自由流动的能力,处于近似真空状态,无法进行热对流。

无穷遮挡效应:

气凝胶的气孔为纳米级气孔且气凝胶自身具有极低的密度,气凝胶内的气孔趋于“无穷多”,每个气孔壁都具有遮热板的作用,因而产生近于“无穷多遮热板”效应,使热辐射降到Zui低。

无穷长疏松路径效应:

气凝胶的密度极低、比表面大且体积骨架疏松,气凝胶有无穷多的纳米气孔,热量在气凝胶固体材料中沿着气孔壁传导,有无穷多的气孔壁构成“无穷长疏松的路径”效应,使固体热传导的能力下降到接近Zui低极限。

气凝胶到底是什么材料?

气凝胶产品与其它传统隔热材料隔热性能相比, 导热率Zui低,隔热效果优势明显,气凝胶材料导热系数随温度变化很小,传统保温材料随着温度升高,导热系数变化很大,隔热效果会变差。

七、气凝胶隔热材料的应用:

经过特殊工艺、使气凝胶薄膜化,解决消费电子产品狭小空间的均热问题、对弱耐热元件的隔热保护,可控制改变热量传导的方向,提升产品的性能及使用寿命。气凝胶隔热膜利用气凝胶低导热率的特点,产品热导率低至:0.018- 0.022 W/(m .K), 厚度:100μm- 400μm,产品柔性卷材,可满足圆刀、平刀等多种模切加工,可与石墨片、铜箔等散热材复合使用。

可根据客户需求模切

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