Напредък в изследванията на аерогелни стени по поръчка в Китай в областта на технологиите за регулиране на плътността на изолационни панели, подсилени с влакна, аерогелни...
Изолационните панели от аерогел, подсилени с влакна, са нов клас топлоизолационни материали, характеризиращи се с висока порьозност и ниска топлопроводимост. Плътността е ключов параметър, определящ топлоизолационните характеристики, механичната якост и сценариите на приложение.
Въпреки че по-ниската плътност обикновено подобрява ефективността на топлоизолацията, тя често води до структурна крехкост, докато прекомерно високата плътност увеличава теглото и компрометира изолационните характеристики. Следователно, регулирането на плътността е критичен аспект при разработването и приложението на изолационни панели от аерогел, подсилени с влакна. Чрез прецизен контрол на структурата на порите и състава на скелета може да се постигне оптимален баланс между плътността и общите характеристики.
- Контрол на параметрите на зол-гел процеса
Сол-гел процесът е основната стъпка в получаването на аерогелове, подсилени с влакна. Концентрацията на прекурсора, видът на катализатора и реакционните условия пряко влияят върху структурата на гелната мрежа.
- Концентрация на прекурсори
Намаляването на концентрацията на силициеви прекурсори (напр. тетраетил ортосиликат, TEOS) или органични прекурсори (напр. фенолни смоли) намалява плътността на точките на омрежване в гелната мрежа, което води до по-отворена начална структура и значително по-ниска плътност след изсушаване.
Обратно, по-високите концентрации на прекурсори водят до повишена компактност на мрежата и по-висока плътност. Например, когато концентрацията на силициев прекурсор се намали от 10% на 5%, плътността на подсиления с влакна аерогел може да намалее от 0,3 g/cm³ до 0,15 g/cm³.
- Регулация на катализатора
Киселинната катализа има тенденция да образува линейни или разклонени структури с по-големи и по-неравномерно разпределени пори, което води до по-ниска плътност. За разлика от това, базовата катализа насърчава образуването на триизмерна омрежена мрежа с по-висока структурна компактност и плътност.
Освен това, дозата на катализатора влияе върху скоростта на желиране; по-бавната реакционна кинетика благоприятства образуването на равномерни порести структури и помага да се избегне локално уплътняване.
- Температура и време на реакцията
Нискотемпературните реакции (20–40 °C) с удължено време за реакция улесняват образуването на хомогенни порести мрежи и намаляват последващото свиване при съхнене. Високотемпературните, бързи реакции обаче са склонни да причиняват агрегация на мрежите и увеличаване на плътността.
- Оптимизиране на процесите на сушене
Сушенето е решаваща стъпка при определяне на крайната плътност на аерогелните изолационни панели, подсилени с влакна, като основната цел е минимизиране на структурното свиване по време на отстраняването на разтворителя.
- Модификация на сушене под налягане при околна среда
Техники за модификация на повърхността (напр. силанизиране) се използват за намаляване на съдържанието на хидроксилни групи в повърхността и потискане на капилярните сили, отговорни за свиването.
Например, след модификация с метилтриметоксисилан, степента на свиване по време на сушене при атмосферно налягане може да бъде намалена от приблизително 60% до под 20%, докато плътността намалява от около 0,8 g/cm³ до около 0,2 g/cm³.
- Технология за лиофилизиране
Лиофилизирането запазва порестата структура на гела чрез сублимация на ледени кристали. Получените материали обикновено показват плътност под 0,1 g/cm³ с по-равномерно разпределение на порите.
В сравнение със свръхкритичното сушене, лиофилизирането предлага по-ниски разходи за обработка и е по-подходящо за мащабно промишлено производство.
- Контрол на скоростта на сушене
Бавното сушене с постепенно повишаване на температурата (1–2 °C/мин) намалява вътрешните напрежения и предотвратява свиване и напукване, като по този начин поддържа ниска плътност. Бързото сушене, за разлика от това, често води до срутване на скелета и повишаване на плътността.
Заключения
Технологиите за регулиране на плътността на изолационните панели от аерогел, подсилени с влакна, се развиват към по-голяма прецизност и многофункционалност. Чрез синергична оптимизация на множество технологични процеси може да се постигне балансирана връзка между плътност и производителност.
С непрекъснатия напредък в техниките на производство, се очаква регулирането на плътността допълнително да намали разходите и да подобри ефективността на производството, като по този начин насърчи по-широкото приложение на изолационни панели от аерогел, подсилени с влакна, в различни промишлени сектори.
Jutao Environmental Technology — специалисти в решенията с аерогелни материали
Останете свързани с нас за най-новите актуализации, анализи в индустрията и решения за приложения в сектора на аерогеловете.