Como a mudança do conteúdo do airgel afeta o desempenho do revestimento térmico condutor?

Índice

1.

2. Mecanismo de correlação entre o teor de ar e a condutividade térmica

3. Dados experimentais: Efeito da substituição do gradiente de airgel no desempenho do revestimento

4. Caso típico: Aplicação de revestimentos de airgel na indústria e construção

5. Desafios técnicos e direções futuras de desenvolvimento

6. Tabela de dados: comparação do conteúdo do airgel e indicadores de desempenho de revestimento

1.

Nos últimos anos, com o avanço da transformação de energia global e a meta "dupla carbono", os materiais de alta eficiência e economia de energia tornaram-se a demanda central nos campos de construção, nova energia, aeroespacial etc.Airgel Térmico Tinturaé o material sólido com a menor condutividade térmica (tão baixa quanto 0. 012w/(m · k) 1 à temperatura ambiente). O revestimento condutor térmico formado pela matriz de airgel e polímero possui várias funções, como leves, isolamento de calor e prevenção de incêndio. O tamanho do mercado tem uma taxa média anual de crescimento de 18%. No entanto, a relação não linear entre o teor de aerogel e o desempenho do revestimento tornou-se um gargalo técnico essencial restringindo seu aplicativo em larga escala.

 

 

2. Mecanismo de correlação entre o teor de ar e a condutividade térmica

2.1 Modelo de ação tripla de caminho de condutividade térmica

A estrutura nanoporosa do airgel afeta a condutividade térmica dos revestimentos através dos seguintes mecanismos:

Inibição da condução térmica: A porosidade do airgel é de 99,9%, e seu esqueleto de rede tridimensional estende o caminho de transferência de calor para 5-10 vezes o dos materiais tradicionais;

Bloqueio de convecção térmica: o tamanho do poro abaixo de 70Nm limita o caminho livre das moléculas de gás, formando um "efeito de convecção zero";

Espalhamento por radiação térmica: O efeito de sombreamento do esqueleto do airgel pode reduzir a transferência de calor por radiação infravermelha em mais de 80%.

2.2 Efeito crítico da mudança de conteúdo

O experimento mostra que quando oRevestimento arquitetônico airgelO conteúdo aumenta de 1 0% para 25%, a condutividade térmica do revestimento diminui de 0. 0 8w/(m · k) a 0,03w/(m · k); Mas quando excede 30%, as rachaduras no revestimento devido à proporção insuficiente de substâncias formadoras de filme, e a condutividade térmica volta a 0,05W/(M · k). Isso indica que existe uma faixa de dosagem ideal.

3. Dados experimentais: Efeito da substituição do gradiente de airgel no desempenho do revestimento

Hubei Huifu Nano e outras empresas revelaram as seguintes regras por meio de experimentos de substituição de gradiente de sílica fumada (hb -630) e airgel:

Interpretação de dados:

Pico de adesão: na taxa de substituição de 40%, a dispersão em nano-escala de sílica fumada aumenta a força de ligação interfacial, e a adesão é aumentada em 38%;

Ponto de inflexão de atenuação de força: após mais de 80% de substituição, a sílica aglomerada de fumaça e causa a concentração de estresse, e a força diminui em 30%;

Ponto de equilíbrio econômico: o sistema composto de 25% de airgel + 75% sílica fumada reduz o custo geral em 42%.

4. Caso típico: Aplicação de revestimentos de airgel na indústria e construção

4.1 Gerenciamento térmico de novas baterias de energia

O isolamento de aerogel de fibra cerâmica AJ1025, desenvolvido pelos novos materiais Jiayun, é usado nos módulos de bateria de energia:

A diferença de temperatura da célula da bateria é controlada em ± 2 graus e o tempo de bloqueio de fuga térmica é estendido para 30 minutos;

A espessura de 1 mm pode atingir a proteção de choque térmico de 1200 graus, que é 60% mais leve que as fibras de cerâmica tradicionais.

4.2 Transformação de economia de energia de edifícios

A aplicação do revestimento de Airgel de Silicon da Zhejiang Runfew New Material Co., Ltd em um complexo comercial em Wuhan mostra:

Após o revestimento de 2 mm, a temperatura da superfície da parede externa no verão é reduzida em 18 graus e o consumo de energia do ar condicionado é reduzido em 34%;

The water repellency is >99,6%, que resolve o problema do molde causado pela umidade na camada tradicional de isolamento.

5. Desafios técnicos e direções futuras de desenvolvimento

5.1 gargalos técnicos existentes

Uniformidade da dispersão: os aerogéis tendem a se agregar em resinas e tecnologias de pré -tratamento, como a modificação do plasma, precisam ser desenvolvidas;

Atenuação da propriedade mecânica: com 25% de conteúdo, a resistência à tração é 50% menor que a da resina pura, e os nanotubos de carbono precisam ser introduzidos para reforço.

5.2 Direção inovadora da inovação

Estrutura composta de gradiente: o revestimento "sanduíche" (reflexivo de superfícieTinta airgel em pó+ camada de barreira média + camada adesiva inferior) desenvolvida pela equipe da Universidade de Tecnologia de Nanjing apenas aumenta a temperatura de volta em 65 graus em 1200 graus;

Caminho inteligente: A Academia Chinesa de Ciências está desenvolvendo um revestimento de aerogel sensível à temperatura, cuja condutividade térmica pode ser ajustada automaticamente em ± 15% com alterações de temperatura.

6. Tabela de dados: comparação do conteúdo do airgel e indicadores de desempenho de revestimento

Conclusão

A otimização do conteúdo de airgel e do desempenho do revestimento condutor térmico é um processo sinérgico multi-parâmetro, que requer avanços na interseção da ciência dos materiais, mecânica de fluidos, engenharia térmica e outras disciplinas. Com a iteração tecnológica de empresas como Jiayun New Materials e Huifu Nano, espera -se que, até 2026, o mercado global de revestimento de aerogel exceda US $ 8 bilhões, formando dezenas de bilhões de cenários de aplicação nos campos de construção e integridade de energia, os veículos industriais, etc. no futuro, o futuro, a inteligência da inteligência e a integridade da energia, a integridade de energia, o futuro dos campos de energia, no futuro, o futuro, o futuro, a integridade do futuro, o futuro, o futuro, a integridade do futuro, a integridade do futuro, no futuro, o futuro, o futuro, o futuro da integridade de energia, o futuro da integridade de energia, no futuro, o futuro da integridade do futuro, no futuro, no futuro, o futuro, o futuro, a integridade do futuro e a integridade do futuro.