Как работят изолационните продукти от аерогел?
Обяснение от производителите на аерогелове
Производителите на аерогел биха искали да обяснят как изолационните продукти от аерогел постигат своите изключителни топлоизолационни характеристики.
Аерогелът, известен още като сух гел, има изключително ниска плътност – само около 2,75 пъти по-голяма от тази на въздуха – което го прави един от най-леките известни твърди материали. Според състава си, аерогеловете могат да бъдат класифицирани на въглеродна основа, силициева основа, сяра, метални оксиди и метални аерогелове. Сред тях силициевият аерогел е най-широко разработеният и прилаган в търговската мрежа в момента.
Структурни характеристики на аерогела
Аерогелът е лек наноструктуриран порест материал, характеризиращ се с:
- Нанометрова структура на порите: типичните размери на порите са под 50 nm, като скелетните частици са с размери 1–20 nm
- Изключително висока специфична повърхност: до 800–1000 m²/g
- Много висока порьозност: варираща от 80% до 99,8%
Като цяло, дори при температури от около 800°C, аерогелът запазва своята структурна цялост и функционални характеристики без значително влошаване. Това прави аерогела несравним избор за приложения за топлоизолация при високи температури.
Механизъм на топлоизолация на аерогела
Изключителните изолационни характеристики на аерогела се постигат чрез едновременно потискане на конвекцията, радиацията и топлопроводимостта:
- Потискане на конвекцията
Когато диаметърът на порите на аерогела е по-малък от 70 nm, молекулите на въздуха вътре в порите губят способността си да се движат свободно и са склонни да се прилепват към стените на порите. В резултат на това вътрешната среда се доближава до състояние, близко до вакуум, което ефективно елиминира конвективния топлопренос.
- Намаляване на радиацията
Аерогелът се състои от огромен брой наномащабни пори и има изключително ниска обемна плътност. Това означава, че броят на вътрешните стени на порите се доближава до „почти безкрайно“ ниво, като всяка стена на пората действа като бариера срещу топлинно излъчване. Заедно тези „безброй топлинни екрани“ намаляват радиационния топлопренос до минимум.
- Ограничение на топлопроводимостта
Поради наличието на почти безкраен брой нанопори, топлината в твърдата фаза може да се предава само по стените на порите. Тези взаимосвързани стени на порите създават „ултра дълъг път на топлопреминаване“, което драстично намалява способността на твърдото вещество да провежда топлина.
Предимства пред конвенционалните изолационни материали
В сравнение с традиционните изолационни материали, нанопорестите аерогелни изолационни продукти са значително по-леки и по-тънки, като същевременно осигуряват същите или дори по-добри топлоизолационни характеристики. Те предлагат отлична термична стабилност, устойчивост на термичен шок, топлоизолация и задържане на топлина.
Аерогелната изолация може да замени конвенционалната минерална вата в сградите, осигурявайки както ефективна изолация, така и топлинен комфорт. Във високи сгради, решенията на базата на аерогел могат дори да заменят конвенционалните окачени фасадни стъкла, като значително намалят теглото на сградата, като същевременно подобрят противопожарната безопасност.
Освен това, замяната на традиционните изолационни материали с аерогелни композитни изолационни продукти върху тръбопроводи, пещи и друго термично оборудване може значително да намали топлинните загуби.
Когато нанопорест суперизолационен аерогел се нанесе върху резервоари за съхранение на слънчеви бойлери, тръбопроводи и колектори, ефективността на събиране на топлина може да се увеличи с повече от 100%, докато загубата на топлина може да се намали до по-малко от 30% от сегашните нива.
Освен това, аерогелните изолационни материали не се разпадат, не са крехки, не стареят и не са устойчиви на образуване на мухъл при дългосрочна употреба. Функционалното им представяне остава стабилно, а експлоатационният им живот може да съответства на този на самата сграда.
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.