2024-12-10 03:04:40
氣凝膠的實踐使用是從航天范疇開端的。俄羅斯“平和”號空間站和美國“火星探路者”探測器上,用氣凝膠資料來進行熱絕緣,氣凝膠資料可以習(xí)慣-196至1400攝氏度的溫度,且因其導(dǎo)熱系數(shù)極低,可確保探測器在極端溫度下正常作業(yè)。截止到現(xiàn)在,氣凝膠資料很多使用是其優(yōu)異的絕熱功能。以氣凝膠復(fù)合絕熱氈為主要產(chǎn)品,氣凝膠資料在工業(yè)管網(wǎng)及窯爐、石油化工設(shè)備、修建、低溫設(shè)備及保冷等范疇有著很多的使用遠景。使用于這些范疇時,氣凝膠復(fù)合絕熱氈兼具保溫作用好、A級防火、高疏水等優(yōu)勝特色,使用壽命可達20年之久,以肯定的優(yōu)勢坐落保溫資料的金字塔頂。天陽氣凝膠紙超薄、超輕、具有柔性。上海制造氣凝膠聯(lián)系方式
在石化領(lǐng)域,氣凝膠憑借優(yōu)越的隔熱保溫性能可以作為外保溫材料,如蒸餾塔、反應(yīng)管道、儲罐、泵、閥門、天然氣和LNG液化氣管道、深海管道等等。在高溫蒸汽、導(dǎo)熱油或流體介質(zhì)管線外包裹氣凝膠,一方面減少了管道暴露損失熱量,另一方面這些區(qū)域往往受到重量、空間的限制,需要保溫材料輕量又輕薄,氣凝膠是完美契合的材料。同時,在海上漏油事故處理中,氣凝膠質(zhì)量輕、吸附能力極強,也得到認可。在環(huán)保領(lǐng)域,纖維素氣凝膠可作為吸附劑從水中吸附油和其他有毒有機物,被很多地應(yīng)用于吸附脫除染料廢水。此外,生物質(zhì)碳氣凝膠可以去除水中的多種重金屬離子,如Co(II)、Cd(II)、Pb(II)和Sr(II)。在建筑領(lǐng)域,房屋門窗、墻壁的隔熱保溫正越來越被重視?,F(xiàn)有的保溫材料或隔熱能力不夠理想,或達到理想效果厚度太厚、太重,也有一些隔熱能力較好的材料但阻燃能力不佳,容易引發(fā)房屋火災(zāi)。而氣凝膠既可以作為現(xiàn)有保溫材料的升級替代,同時兼顧防火、隔聲等功能,有望顛覆建筑保溫材料現(xiàn)有格局。上海氣凝膠聯(lián)系方式濕凝膠經(jīng)超臨界干燥所得到的材料,稱之為氣凝膠。
氣凝膠防爆機理:由于氣凝膠基體多孔材料的黏性耗散作用,使得沖擊波在多孔材料中會出現(xiàn)衰減和彌散的現(xiàn)象。在產(chǎn)生的高速沖擊過程中,氣凝膠中的氣體在瞬間難以逸出,氣體分子之間以及氣體分子與孔壁之間發(fā)生劇烈的碰撞。由于空氣分子的自由程為70nm,氣凝膠平均孔徑為20nm左右,氣凝膠孔壁與孔內(nèi)空氣分子之間的距離要遠小于空氣分子平均自由程,高比表面積增加了氣凝膠基體孔壁與空氣分子碰撞的概率,并相應(yīng)降低了空氣分子之間相互碰撞的概率。在沖擊波造成的高速壓縮過程中,空氣分子與氣凝膠基體孔壁之間的碰撞要比空氣分子之間的高速碰撞更加劇烈。氣體與孔壁碰撞引起的流動阻力以及氣孔中空氣分子之間的碰撞阻力會導(dǎo)致氣孔內(nèi)壓力隨之增大。材料變形越快,氣體分子往外逸出越困難,孔洞內(nèi)壓越高,氣凝膠基體消耗的沖擊波能量也越多。由于氣孔內(nèi)部各個方向上的應(yīng)力近似相等,所以氣凝膠內(nèi)的氣體將軸向的壓應(yīng)力轉(zhuǎn)化為各個方向上的應(yīng)力,即氣凝膠內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變,從而起到了良好的防護作用。
氣凝膠絕熱氈和傳統(tǒng)保溫材料對比有以下優(yōu)勢:1、導(dǎo)熱系數(shù)低:衡量保溫材料保溫效果好壞的指標就是導(dǎo)熱系數(shù),氣凝膠絕熱氈導(dǎo)熱系數(shù)在0.020W(m.K),而傳統(tǒng)的保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)在0.028W(m.K)~0.045W(m.K),由于導(dǎo)熱系數(shù)低,可以更薄的絕熱厚度達到同等的絕熱效果。采用氣凝膠絕熱氈能夠有效減少包裹層的厚度,減少熱損。2、A級不燃防火等級:氣凝膠絕熱氈屬于無機材料,具有完全不燃的A級防火性,而傳統(tǒng)保溫材料中,橡塑和聚氨酯屬于有機材料,容易發(fā)生火災(zāi)。氣凝膠應(yīng)用領(lǐng)域有電力工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、石化油工業(yè)、陶瓷業(yè)、工業(yè)窯爐等。
科學(xué)家聲稱,氣凝膠的基本制備原理是除去凝膠中的溶劑,讓其保留完整的骨架。在以往制備氣凝膠的案例中,科學(xué)家主要采用溶膠—凝膠法和模板導(dǎo)向法。前者可以批量合成,但是可控性差;后者能產(chǎn)生有序的結(jié)構(gòu),但依賴于模板的精細結(jié)構(gòu)和尺寸,難以大量制備。高超課題組另辟蹊徑,探索出無模板冷凍干燥法:將溶解了石墨烯和碳納米管的水溶液在低溫下凍干,便獲得了“碳海綿”,并且可以任意調(diào)節(jié)形狀,令生產(chǎn)過程更加便捷,也使這種超輕材料的大規(guī)模制造和應(yīng)用成為可能。天陽氣凝膠的熱導(dǎo)率為0.012W/m·K,優(yōu)于其他添加劑。上海綠色氣凝膠采購
天陽氣凝膠保溫氈的用料厚度是傳統(tǒng)材料的20%~50%。上海制造氣凝膠聯(lián)系方式
同的化合物通過氣凝膠的制備過程形成了各種各樣的氣凝膠,豐富了氣凝膠的品種、完善了氣凝膠性能、讓氣凝膠能在更多應(yīng)用中。目前極常見也是發(fā)展極為成熟的氣凝膠是二氧化硅氣凝膠,二氧化硅氣凝膠屬于氧化物氣凝膠,除此之外,還有碳化物氣凝膠、氮化物氣凝膠、有機氣凝膠、碳氣凝膠、生物質(zhì)氣凝膠、復(fù)合氣凝膠及其他氣凝膠。各個分類中中已經(jīng)合成了多種化合物氣凝膠,結(jié)構(gòu)性質(zhì)各異。氣凝膠的形態(tài)多樣,包括氈、板、顆粒和涂料等。多樣化的產(chǎn)品形式使得氣凝膠的應(yīng)用更加靈活,下游市場需求空間巨大。氣凝膠性質(zhì)優(yōu)異,應(yīng)用已經(jīng)遍布于石化、航天、電池、環(huán)保、建筑、交通等各個領(lǐng)域。氣凝膠對這些領(lǐng)域中的原始材料有明顯優(yōu)勢,因此替代空間巨大。上海制造氣凝膠聯(lián)系方式