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孔明®气凝胶的绝热性能为何远优于传统材料

绝热材料可以满足建筑、车体等空间或热工设备对热环境的要求,同时又可减少散热损失、节约能源,所以,大多数国家已经将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的“第五大能源”。

科学界认为,导热系数低于“无对流空气”导热系数的绝热材料,就可称为“超级绝热材料”,气凝胶正是这样一种超级绝热材料。

历经多年潜心研究,ag8亚游集团新材料有限公司已经掌握了气凝胶工业化生产的核心科技,自主研发、生产的孔明®气凝胶及其复合材料,与传统材料相比,导热系数更低,绝热性能更强。

大多数工业用绝热材料均为多孔材料,在这种结构的材料中,热量传递方式分为四种,分别为:固体导热、气体导热、热对流、热辐射。由于孔明®气凝胶具有特殊的三维网状纳米孔结构,其绝热机理与传统的绝热材料大为不同。

固体导热:高速公路VS羊肠小道

固体导热,是材料内部微观粒子的热运动产生的热量传递。

与传统绝热材料相比,孔明®气凝胶的骨架颗粒直径很小,于是颗粒之间的接触面积也非常小,这就导致热量传递通路复杂。

形象地来讲,如果说固体导热在传统绝热材料中走的是平坦顺畅的“高速公路”,那么在孔明®气凝胶中走的就是曲曲折折的“羊肠小道”。

由此可见,在孔明®气凝胶材料中发生的固体导热极小。

气体导热:自由空间VS半路遭劫

气体导热,是多孔材料的孔隙内气体分子相互碰撞产生的热量传递。

传统多孔绝热材料的孔隙直径一般都在微米级甚至毫米级,远大于空气分子的自由程70nm,因此,在这些材料的孔隙内,每个气体分子在运动过程中总是能够和其他气体分子发生碰撞来传递热量,就像是分子与分子之间通过不断“接力”来实现热量“搬运”。

孔明®气凝胶的孔隙率高达80~99%,绝大数的孔隙直径介于10~50nm,于是,气体分子在运动中还未与其他气体分子接触,在半路就会与气凝胶的骨架发生碰撞,气体分子之间难以实现“接力”,热量传递受限。

热对流:类似静止VS绝对静止

气体对流传热,是通过气体宏观运动来实现热量交换的。

在多孔材料中,气体通常被分隔或封闭在无数微小空间内,气体宏观流动如同被无数“大坝”或“隔断”所阻挡,所以气体对流传热量很小。

研究结果表明,当气孔尺寸小于4mm时,气体对流传热量就可以忽略不计了。而孔明®气凝胶孔隙直径均在纳米量级,也就是说它的孔隙至少要比4mm小几万倍,因此其内部的空气分子受到束缚,处于“绝对静止”状态,对流传热为零。

热辐射:较少的反射面VS无穷多遮热板

辐射传热是依靠电磁波辐射实现冷热物体间热量传递的过程,就像广播电台的无线电信号一样,不依赖于任何物体,即使在真空中也能实现热量的传递。

传统绝热材料孔隙率较小,孔径较大,所以内部只具备少量的反射面。而孔明®气凝胶固体骨架在纳米量级,其内部形成了无穷多的反射面和反射颗粒,能够将辐射热量反射回去,有效降低辐射传热。此外,还可以通过向孔明®气凝胶中添加红外遮光剂的方法来进一步减少辐射热量。

凭借着超强的绝热能力,孔明®气凝胶及其复合材料已经广泛应用在交通、建筑、军工和工业管道保温领域,正在把这个世界变得更环保、更舒适、更安全。

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