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YABO登陆手机版:德厚科技:隔熱材料未來的 4個重點發展方向

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發表時間:2019-09-26 22:03

隔熱材料,顧名思義,這種材料能阻止熱流傳遞,又稱熱絕緣材料,一般指當處于溫度低于623K時,其導熱系數不大于0.14W/(m·K)的材料,通常具有輕質、隔熱的特點。隔熱材料的使用,能夠減少不必要的熱量損失,以達到節約能源的目的,同時還能夠提高生產過程的安全性,改善作業環境。如今,隔熱材料由于具有質輕,耐腐蝕,保溫隔熱和耐高溫等性能,己經被廣泛地應用在航空航天、工業窯爐、能源開發、化工和冶金等多個領域,對我國國民經濟的發展發揮著極為重要的作用。隨著節能技術的不斷更新發展,隔熱材料也得到了快速的發展,隔熱材料的類型多種多樣,其分類方法也有很多種,一般可按照使用溫度、結構和形態分類,隔熱材料按使用溫度來分,可分為三種:低溫隔熱材料,如用于冷藏、液化天然氣管道等的隔熱系統;中溫隔熱材料,如用于飛機座艙和駕駛艙、容器保溫、建筑物保溫以及船舶艙室等的保溫;高溫隔熱材料,主要是用于航空航天領域和其它軍工領域;按照結構,可分為氣相分散固相連續隔熱材料、氣相連續固相分散隔熱材料、氣相固相都連續隔熱材料;此外,隔熱材料根據其組織構造的不同,可以分為以下三類(1)多孔纖維質隔熱材料:由無機纖維制成的單一纖維氈或纖維布或者幾種纖維復合而成的氈布。具有較好的耐高溫隔熱性能:(2)多孔質顆粒類隔熱材料:(3)發泡類隔熱材料,常見的有聚氨脂泡沫、泡沫水泥、聚乙烯泡沫以及酚醛泡沫等,被廣泛地應用于保溫領域。


     為了適應高效保溫的需求,近些年,隔熱材料開始向著憎水性保溫隔熱材料,納米孔保溫隔熱材料,復合保溫隔熱材料等方向發展。德厚科技:隔熱材料未來的 4個重點發展方向



(1)納米孔絕熱材料


    近幾年,超級絕熱材料發展越來越快,己成為國際保溫隔熱行業關注的重點之一。超高效隔熱材料,目前主要包括真空隔熱材料和納米孔材料。大部分氣體如CO2、N2等,在靜止時,導熱系數一般都比較低,然而,由于他們的對流性和對紅外輻射的透明性,使這些氣體難以單獨用作隔熱材料,針對這個問題,需要通過加入固體相,以限制這些氣體的對流和輻射傳熱。但是,固體材料的熱導率都比靜止空氣大得多,所以,為了將固體材料的熱導率盡可能的降低,作為氣體屏障的固體薄壁應盡量的薄;同吋,如果能將固體之間孔隙的大。薅ㄖ良{米數量級,那么,氣體的對流傳熱就能得到控制,形成的這類絕熱材料的熱導率,低于靜止的空氣,這是納米孔絕熱材料隔熱的一個基本原理。氣凝膠是一種超級絕熱材料,它的制備包括溶膠-凝膠技術以及超臨界干燥技術,這種材料的空隙是納米級的。氣凝膠納米孔結構,使它具有很好的絕緣性能,具有廣泛的應用前量。周立鳴研制的納米孔硅質隔熱材料,因制得的這種材料具有特殊結構,使材料的導熱系數顯著降低,從而使納米孔隔熱材料表現出較優異的隔熱性能。圖1展示了納米隔熱材料與傳統隔熱材料在隔熱性能上的差異,從圖1中可以明顯看出,溫度越高,納米隔熱材料的隔熱效果越明顯,顯示其高溫隔熱的優勢。




圖1 絕熱材料熱導率對比




(2)憎水性隔熱材料


   由于水的熱導率遠遠大于空氣的,在常溫下約為空氣的23.1倍,所以在選用隔熱材料時要考慮材料的吸水率,這一點非常重要。材料吸水后,一方面會嚴重影響隔熱效果;另一方面,也會因此加快對金屬的腐蝕,:^為嚴重。隔熱材料中空隙約占到保溫材料的80~90%,甚至有的材料可以高達90%以上,孔隙率極高,這就決定了材質的本身吸水特性,再加上連通型孔隙的毛細管現象,使吸水率進一步增大。而目前,國內大部分隔熱材料均不憎水,這就增加了外層防護的防水要求,從而導致產品成本的増加,降低材料的吸水率,提高其憎水性能,是隔熱材料今后發展的一個重要方向。


     憎水性的大小可以用試樣經一定流量的水流噴淋后,試樣中未被水浸透的體積A試樣總體積的百分率來表征。隔熱材料的憎水性可以通過向其中添加憎水劑來實現憎水效果。目前,應用較廣泛的一類憎水劑是改性有機硅類憎水劑,使它產生效果的作用力,主要是其與無機硅酸鹽材料間的化學親和力,這種結合作用力較強,因此,硅酸鹽材料的一些原有的表面性能可以被有效地改變,從而使隔熱材料達到憎水效果。該方法的優點是成本比較低,材料的憎水性穩定性好且使用時工藝較為簡單等,例如,微孔硅酸鈣保溫,蘇勇,何順榮,陳建明等人采用有機硅類化合物,在最佳的工藝條件下將其與微孔硅酸鈣進行反應,生成牢固的憎水模,從而賦予材料良好的憎水性。


(3)真空粉末隔熱


     真空隔熱材料隸屬于超級絕熱材料,它的隔熱原理是,首先將一定空間抽成特定的真空度,然后往該空間填充一些細小粉末,從而達到隔熱的目的。其隔熱機理可以分為兩部分,首先,空間抽成真空,使空間中氣體的對流傳熱大大減弱;此外,空間中埴充的細小粉末顆粒間具有較大的接觸熱阻,從而也消弱了固相導熱,而且,細小粉末對輻射傳熱也會起到一定的屏蔽作用。所以從以上分析可以看出,真空粉末絕熱不僅優于常壓絕熱方式,而且其隔熱效果也比純粹的真空夾層隔熱效果好很多;不過制造這種隔熱材料和保持較高的真空度均需要較高的成本,這就限制了其推廣和應用。一般地,該種材料主要用于低溫工程中而在常溫中卻很少使用。但是,近幾年,由于國家對節能的大力呼吁和需求,真空粉末隔熱也慢慢進入到常溫隔熱領域。只不過,要想使這一隔熱方式在常溫工程中推廣,除了采取措施盡可能的降低生產成本外,還要求必須對包封材料、填充材料和真空度進行優化和選擇。在20世紀80年代初,日本的松下YABO登陆手机版發明了一種真空粉末隔熱板,主要是用于冰箱保溫,熱導率能達到0.0065W/m·K,隔熱效果非:。此外,將這種隔熱材料和聚氨酯泡沫塑料組成復合體,作為冰箱的隔熱層,由于隔熱層變。瑥亩沟美鋬鍪胰莘e能增大33%。如果將這種隔熱材料用于電烤箱等其它家用電器上,也可以增加使用時的有效容積,從而降低能耗,達到節能的目的。


(4)復合絕熱材料


     復合隔熱材料是在單一隔熱層基礎上發展起來的,斷裂韌性優良,能有效削弱甚至是克服對裂紋和熱震的敏感性,陶瓷基復合材料(FRCMCS)是在單相陶瓷材料的基礎上通過多種材料的復合得到的新型材料,己在熱防護領域,顯示出巨大的優勢。90年代末期,復合隔熱材料用于柴油機排氣管中,一類是將隔熱物質如石棉、陶瓷纖維、硅酸鎂纖維等于粘結劑混合制成的復合隔熱材料,一類是將銹鋼絲和陶瓷纖維棉紡織而成的陶瓷纖維棉布。常用于柴油機排氣管中的隔熱材料是ZBT硅酸鹽保溫隔熱材料以及FBT(稀土)系列復合保溫隔熱材料等。近二十年,許多研究人員致力于研宂新型隔熱保溫節能材料,在此同時,出現了許多功能保溫隔熱材料。熱噴涂技術的出現,使得人們可以在一些機動車的發動機排氣管上,涂覆高熔點陶瓷涂層,這種涂層絕熱性很好,形成的涂層即為熱障涂層;有的學者應用自蔓延,在發動機的排氣管內部燒成陶瓷薄層,從而可以對排氣管起到很好的隔熱作用;近幾年,還有人利用空心的氧化鋯纖維來制備無機復合隔熱材料。


    綜上所述,隔熱材料以其優異的保溫隔熱性能正越來越廣泛地應用到國民經濟的多個領域,其中應用較為普遍的是纖維質隔熱材料。構成纖維質隔熱材料的纖維有有機纖維、無機纖維和金屬纖維,近二十年巖礦棉等耐溫纖維構成的纖維質隔熱材料,以其優異的熱穩定性、抗腐蝕性、耐高溫性、隔熱性和抗熱震性能,在熱力管道保溫隔熱領域和高溫工業窯爐窯墻保溫領域和航空航天及其軍工領域中得到廣泛的應用。


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