Airgel é um material poroso com uma estrutura em nanoescala. É conhecido como fumaça entre sólidos por causa de suas propriedades ultra-light e ultra-isuladora. Nos últimos anos, com o desenvolvimento de tecnologia de alta eficiência de economia de energia, a aplicação de airgel em aeroespacial, isolamento de construção, oleodutos industriais e outros campos se expandiu gradualmente. No entanto, como um novo tipo de material de alto desempenho, o Airgel também enfrenta desafios no preço e na praticidade. Este artigo analisará sistematicamente as principais vantagens e desvantagens dos materiais de airgel para ajudar os leitores a entender completamente esse material futuro.
Contente
1. Principais vantagens do airgel
1.1 Excelente desempenho de isolamento térmico
1.2 leve, eficiente e fácil de instalar
1.3 Excelente desempenho à prova d'água
1.4 retardador de chama e segurança forte
1.5 Durabilidade e proteção ambiental
2. Principais desvantagens do airgel
1. Principais vantagens do airgel
1.1 Excelente desempenho de isolamento térmico
O Airgel, devido à sua estrutura nanoporosa única, exibe condutividade térmica extremamente baixa e é um dos materiais sólidos com as propriedades de isolamento térmico mais conhecido. Tomando a sílica airgel como exemplo, sua porosidade interna é tão alta quanto mais de 90%, e os poros em nanoescala inibem efetivamente o movimento térmico de moléculas de gás e a condução de calor solide e ainda pode manter um excelente isolamento térmico, mesmo em ambientes de alta temperatura acima de 650 graus. Por outro lado, a condutividade térmica dos materiais de isolamento tradicional aumenta significativamente em altas temperaturas, e a estabilidade do airgel a torna a primeira escolha para condições de trabalho extremas, como petroquímicas e aeroespaciais. Por exemplo, em aplicações de isolamento de pipeline, o airgel pode reduzir significativamente a perda de calor e aumentar a eficiência de economia de energia em mais de 30%, evitando o risco de queimaduras para o pessoal das superfícies de alta temperatura.
1.2 leve, eficiente e fácil de instalar
O Airgel é de apenas 1\/5 a 1\/3 da espessura dos materiais tradicionais, mas pode fornecer o mesmo ou melhor efeito de isolamento térmico, salvando significativamente o espaço de instalação, e é especialmente adequado para locais com espaço limitado, como cabines de navio ou dutos densos em plantas químicas. Sua flexibilidade permite que o equipamento em forma de complexo seja diretamente embrulhado sem a necessidade de moldes personalizados. Após o corte, pode ser corrigido por sobreposição ou ligação, o que melhora a eficiência da construção em mais de 50%. Além disso, as características leves e finas reduzem a carga de suporte e reduzem o custo do reforço estrutural. Os materiais tradicionais são propensos a efeitos da ponte térmica devido à sua grande espessura, enquanto a cobertura contínua do airgel pode bloquear efetivamente o caminho de condução de calor. Por exemplo, na construção de aplicações da parede externa, podem ser evitados condensação e perda de energia causada por pontes frias e quentes.
1.3 Excelente desempenho à prova d'água
O Airgel foi tratado com modificação hidrofóbica, com uma taxa hidrofóbica superior a 98%, um ângulo de contato com queda de água acima de 150 graus e quase nenhuma absorção de umidade. Esse recurso o torna excelente em ambientes úmidos ou ao ar livre, evitando o problema de crescer condutividade térmica dos materiais tradicionais após a absorção de água. Tomando oleodutos como exemplo, o airgel pode resistir à erosão pela chuva e à água de condensação por um longo tempo, impedir a corrosão sob a camada de isolamento e prolongar a vida útil do equipamento para mais de 20 anos. Por outro lado, o desempenho do isolamento térmico da lã de rocha diminui 80% após a absorção de água e é fácil criar mofo. A estrutura de células fechadas do Airgel também elimina os danos causados pela penetração de água e é adequada para cenas como tanques de armazenamento de baixa temperatura.
O Airgel é um material não metálico inorgânico com um grau retardador de chama de A. Não libera fumaça tóxica quando exposta ao fogo, e seu índice de oxigênio excede 60%, o que é muito maior que os materiais de isolamento orgânico, como o poliuretano. Em um incêndio, o Airgel pode efetivamente retardar a disseminação de chamas e ganhar tempo para evacuação e resgate. Por exemplo, em carruagens ferroviárias ou instalações de energia de alta velocidade, a camada de isolamento do airgel pode suportar altas temperaturas de curto prazo de 1000 graus para proteger o equipamento do núcleo contra danos. Além disso, suas características baixas de fumaça atendem a padrões rígidos como a UE EN13501, evitando riscos secundários, e é particularmente adequado para locais com requisitos de proteção de incêndio extremamente altos, como túneis e arranha-céus.
1.5 Durabilidade e proteção ambiental
O airgel é composto principalmente de componentes inorgânicos, como dióxido de silício e tem forte resistência ao envelhecimento. Possui uma estrutura estável na faixa de {{0}} grau a 650 graus, uma resistência à compressão de 0. 2-0. 5 MPa e uma vida útil de 20-30 anos, o mesmo que o equipamento. Sua simpatia ambiental se reflete em dois aspectos: primeiro, não contém substâncias nocivas, como amianto e COV, e os processos de produção e uso são livres de poluição; Segundo, ele pode ser reciclado e reutilizado, e pode ser esmagado e refeito na pasta de isolamento após ser descartado. Comparado aos materiais tradicionais, a lã de rocha é difícil de degradar após ser descartada e as propriedades de baixo carbono do airgel estão alinhadas com a tendência global da neutralidade de carbono. Por exemplo, na Certificação Green Building (LEED), o Airgel pode obter pontos extras por sua sustentabilidade.
2. Principais desvantagens do airgel
Embora o Airgel tenha um bom desempenho em termos de isolamento de calor, prevenção de incêndio e resistência à umidade, seu alto custo ainda é o principal obstáculo à sua aplicação generalizada. Devido ao complexo processo de produção e alto custo das matérias -primas, o preço atual do airgel é muito maior que o dos materiais de isolamento tradicionais, como lã de vidro, lã de rocha ou espuma de poliuretano. Isso dificulta a promoção de projetos sensíveis ao custo e é adequado apenas para cenários de aplicação de desempenho de alta ou extremidade, como campos aeroespaciais, da indústria militar, petroquímica e outros.
Além disso, o Airgel tem certos problemas de queda de poeira durante o uso. Sua estrutura de material é frágil e é fácil gerar poeira fina durante o processamento ou instalação, o que é particularmente desfavorável em salas ou ambientes limpos que requerem alta limpeza. Para evitar o impacto da poeira nos operadores e equipamentos, o Airgel geralmente precisa ser revestido, o que aumenta a complexidade da construção e os custos adicionais e também limita seu uso direto em alguns campos.
Em resumo, o Airgel, como um material de isolamento térmico de alto desempenho de alto desempenho, está se tornando uma escolha importante nos campos de construção industrial e de ponta devido ao seu excelente isolamento térmico, resistência ao incêndio, resistência à umidade e propriedades de proteção ambiental. Embora seu problema de alto custo e poeira ainda sejam os principais fatores que limitam sua aplicação generalizada, com a melhoria contínua da tecnologia de produção e desenvolvimento em larga escala, as perspectivas de aplicação do Airgel ainda são amplas. No futuro, espera -se que o Airgel desempenhe um papel mais crítico na obtenção de conservação de energia verde e atualização de materiais.