Com o progresso contínuo da ciência dos materiais, o Airgel se expandiu gradualmente de campos de ponta, como a indústria aeroespacial e militar para campos civis diários devido à sua condutividade térmica extremamente baixa, peso ultra-light e excelente desempenho de isolamento de calor e som. Com a redução gradual dos custos de fabricação e a otimização contínua de processos, os materiais de airgel estão sendo amplamente utilizados em muitos cenários civis, como construção de isolamento, proteção contra proteção a frio, isolamento de eletrodomésticos, proteção contra incêndio etc., mostrando enormes potenciais de mercado e perspectivas de aplicação. Este artigo se concentrará em vários materiais de airgel que são amplamente utilizados no campo civil e explorarão suas vantagens de desempenho e casos de aplicação práticos.
Contente
2. Cenários principais de aplicação civil
3. Processo de industrialização e desafios
O Airgel é um material sólido ultramasco com uma estrutura nanoporosa. Devido à sua porosidade extremamente alta e microestrutura especial, exibe muitas propriedades únicas. Sua condutividade térmica é tão baixa quanto 0. 013-0. 025 w\/m · k, que é um dos sólidos com a menor condutividade térmica atualmente e tem um excelente efeito de isolamento térmico. Ao mesmo tempo, a densidade do airgel é extremamente baixa, até 3 kg\/m³, que é quase mais leve que o ar. Além disso, os materiais modernos do airgel também têm boa hidrofobicidade e estabilidade e ainda podem manter um excelente desempenho em vários ambientes complexos, tornando -o um foco de atenção no campo dos materiais funcionais.
Nos últimos anos, com o avanço das metas de "duplo carbono" e a orientação de políticas verdes e de baixo carbono, os materiais de airgel se expandiram gradualmente dos campos aeroespaciais e militares para o mercado civil. Graças à redução de custos provocada pela produção em larga escala e à otimização de processos principais, como secagem supercrítica, a tecnologia de fabricação do Airgel se tornou mais madura e o limiar de aplicação foi reduzido continuamente. Hoje, o Airgel é cada vez mais usado em muitos campos civis, como isolamento de construção, isolamento de eletrodomésticos, roupas funcionais etc., e se tornou um novo material importante para promover a conservação de energia e a redução de emissões e melhorar a qualidade de vida.
2. Cenários principais de aplicação civil
1. Construindo economia de energia
A aplicação do airgel na economia de energia da construção tomou forma, especialmente em termos de isolamento térmico e economia de energia estrutural. Em termos de isolamento de parede e telhado, os materiais de airgel substituem gradualmente materiais tradicionais, como lã de rocha e poliuretano. Não apenas a espessura pode ser reduzida em mais de 50% sem alterar o desempenho do isolamento térmico, mas também pode reduzir efetivamente a perda de calor do edifício. De acordo com o caso da indústria petroquímica, a perda de calor pode ser reduzida em 34,6%. Na aplicação de janelas de economia de energia de alta eficiência, o uso da tecnologia de intercalar de vidro de airgel pode alcançar um bom equilíbrio entre a transmitância óptica e o desempenho da resistência térmica, reduzindo bastante a carga de ar condicionado. Ao mesmo tempo, o Airgel também é usado na camada de isolamento do sistema de aquecimento do piso. Através da colocação de camadas finas, o aquecimento mais rápido do solo pode ser alcançado e o consumo geral de energia pode ser reduzido em até 30%, o que melhora a eficiência energética do sistema de aquecimento do piso.
2. Novos veículos energéticos
No campo de novos veículos energéticos, os materiais de airgel tornaram -se uma solução importante para a segurança do sistema de energia e a otimização do desempenho do veículo devido à sua excelente estabilidade térmica e características leves. Quando aplicado à proteção térmica das baterias de energia, o airgel pode suportar temperaturas que excedam 800 graus, atendendo ao padrão nacional de segurança de 5- minuto térmico atrasado em GB 38031-2020. A integração de materiais compostos de airgel na estrutura do telhado e da porta pode alcançar um peso leve significativo, melhorando a resistência do veículo. Além disso, o Airgel também é usado para o isolamento interno de pilhas de carregamento, impedindo efetivamente o acúmulo de alta temperatura, causando falhas de componentes e melhorando a segurança e a estabilidade do sistema de carregamento.
3. Equipamento ao ar livre e roupas funcionais
As vantagens leves e eficientes de isolamento do airgel em equipamentos externos o tornam um material funcional ideal para ambientes extremos. Em equipamentos profissionais, como ações de expedição polar, uma camada composta de ar de 1 cm de espessura pode alcançar o efeito de isolamento dos materiais tradicionais de 5 cm de espessura, reduzindo bastante o peso das roupas e melhorando o conforto. Em termos de roupas de proteção contra incêndio, o Airgel possui excelente resistência à alta temperatura e propriedades retardantes da chama, o que pode fornecer aos bombeiros proteção mais segura em ambientes de alta temperatura, impedindo efetivamente queimaduras de radiação térmica e lesões de condução de calor.
4. Necessidades domésticas e diárias
Airgel está gradualmente entrando em milhares de famílias e se tornando um material importante para a economia de energia e a melhoria da segurança da família. Por exemplo, em geladeiras e freezers, o uso de camadas de isolamento de airgel pode efetivamente reduzir a perda de frio, melhorar a eficiência do isolamento e, assim, melhorar o nível de economia de energia do produto. Nos sistemas de aquecimento civil, os materiais de airgel também são amplamente utilizados para isolamento de tubos, que podem não apenas impedir o congelamento e a rachadura dos tubos de aquecimento no inverno, mas também manter a boa eficiência térmica sob condições de isolamento mais fino.
5. Campos emergentes emergentes
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia Airgel, seu potencial de aplicação nos campos emergentes continua a se expandir. Em termos de dissipação de calor de equipamentos eletrônicos, o Airgel está sendo usado como backplane de chip e materiais de filme condutor térmico para ajudar telefones celulares, notebooks e outros dispositivos a obter um controle de dissipação de calor mais eficiente. Na direção da transformação de tecnologia residencial e espacial de ponta, a tecnologia de isolamento de airgel derivada de cápsulas espaciais foi transplantada em edifícios de ponta, fornecendo controle de ambiente térmico e economia de energia para residências, refletindo a tendência de desenvolvimento da "tecnologia espacial que atende a subsídios das pessoas".
3. Processo de industrialização e desafios
Embora o Airgel tenha vantagens significativas no desempenho, sua industrialização ainda enfrenta desafios em custo, tecnologia e padrões. Atualmente, o preço do airgel ainda é 3-5 vezes o dos materiais de isolamento térmico tradicionais, que se tornaram um dos principais obstáculos à aplicação em larga escala. No entanto, com a otimização do processo e o avanço da produção em larga escala, o custo deverá cair em mais de 60% no futuro.
Em termos de tecnologia, embora o processo de secagem da pressão atmosférica deva substituir a secagem supercrítica de alto custo, a estabilidade e a consistência do produto ainda precisam ser aprimoradas. Ao mesmo tempo, o próprio Airgel é relativamente quebradiço e sua resistência mecânica precisa ser aprimorada através da tecnologia composta para atender às necessidades de uma ampla gama de aplicações.
Além disso, há uma falta de padrões sistemáticos do setor no campo civil atual, especialmente em termos de construção de nível de proteção contra incêndio e testes de proteção ambiental. Não há padrão unificado. O estabelecimento de um sistema padrão sólido será o principal suporte para promover a implementação generalizada de materiais airgel.
Em resumo, a industrialização do airgel está em um estágio acelerado. Somente coordenando o controle de custos, os avanços tecnológicos e a construção padrão podem ser realmente realizados sua aplicação generalizada no mercado civil.
Com o crescimento contínuo da demanda global por materiais de economia de energia e ecológicos, o mercado de airgel está entrando em um período de desenvolvimento rápido. De acordo com as previsões, até 2025, o mercado global de aerogel deve exceder US $ 3 bilhões, dos quais a participação de mercado da China excederá 40%, tornando -se o principal crescimento da força global. No futuro, o Airgel baseado em Bio se tornará uma direção técnica importante. Novos materiais airgel baseados em recursos renováveis, como celulose e quitosana, não apenas têm excelente desempenho, mas também estão mais alinhados com as tendências de proteção ambiental e desenvolvimento sustentável.
Ao mesmo tempo, várias políticas favoráveis forneceram um bom solo para a aplicação generalizada de airgel. Subsídios fiscais e padrões de eficiência energética no campo de edifícios verdes promoveram materiais de isolamento de alto desempenho para substituir os produtos tradicionais; Em termos de novos veículos energéticos, o Airgel se tornou um material importante para o gerenciamento térmico das baterias de energia, pois atende aos padrões nacionais de segurança obrigatórios. No geral, com a tração nas rodas duplas do progresso tecnológico e do apoio político, a Airgel deve acelerar sua popularização em vários cenários civis e se tornar um representante importante de uma nova geração de materiais funcionais de alto desempenho.
O Airgel está passando da "tecnologia negra no laboratório" para o uso civil em larga escala, alcançando o desenvolvimento do LeapFrog no campo dos materiais. Com seu excelente isolamento térmico, desempenho leve e de proteção ambiental, o Airgel está se tornando um novo material estratégico para apoiar o desenvolvimento de indústrias -chave, como edifícios verdes e novos veículos energéticos, e é de grande significado para a realização dos objetivos de "duplo carbono" e desenvolvimento sustentável. No futuro, para promover sua implementação completa, ainda é necessário colaborar e inovar entre todas as partes da indústria, academia e pesquisa, concentrar -se no controle de custos e avanços em gargalos técnicos, acelerar a construção de um sistema padrão e ajudar airgel a entrar em milhares de famílias e servir um futuro verde.