Co to jest aerożel
Opis aerogelu
Aerogel zasadniczo różni się od tradycyjnego pojęcia “żelu”. Jest to materiał stały o gęstości 3 kg/m³. Ze względu na swoją niezwykle niską gęstość jest również znany jako “zamrożony dym” lub “niebieski dym”, zdobywając rekord Guinnessa jako “najlżejsze ciało stałe” w 1931 roku, kiedy S. Kistler z powodzeniem otrzymał aerogel SiO2 metodą suszenia w warunkach nadkrytycznych. Ponieważ ponad 99% jego składu stanowi powietrze, aerogel wykazuje doskonałe właściwości termoizolacyjne. Aerogel o grubości jednego cala odpowiada izolacji termicznej 20 do 30 kawałków zwykłego szkła. Nawet umieszczony między różą a płomieniem, róża pozostaje nietknięta.
Zastosowania aerogelu w eksploracji kosmosu
Aerogel znajduje różnorodne zastosowania w eksploracji kosmosu. Był używany na rosyjskiej stacji kosmicznej “Mir” i amerykańskiej sondzie “Mars Pathfinder”. W eksperymentach fizyki cząstek aerogel służy jako detektor efektu Czerenkowa. Przykładem jest licznik Czerenkowa z aerogelem (ACC) w detektorze eksperymentu Belle w fabryce mezonów B, który wykorzystuje niski współczynnik załamania aerogelu między cieczą a gazem, wraz z jego wysoką przezroczystością i właściwościami ciała stałego, przewyższając tradycyjne metody wykorzystujące ciecze niskotemperaturowe lub powietrze pod wysokim ciśnieniem. Jego lekka natura jest również znaczącą zaletą.
Unikalne właściwości aerogelu
Aerogel wyróżnia się jako materiał porowaty o nanostrukturalnej budowie, odmiennej od struktur porowatych w tradycyjnych materiałach na poziomie mikro i milimetrowym. Jego drobno utkana nanostruktura skutkuje niezwykle niskim przewodnictwem cieplnym i wyjątkowo dużą powierzchnią właściwą. Jego rozpraszanie światła i dźwięku jest znacznie mniejsze niż w przypadku tradycyjnych materiałów porowatych. Te unikalne właściwości nie tylko budzą zainteresowanie w badaniach podstawowych, ale także mają szeroki potencjał zastosowań w różnych dziedzinach.
Zastosowania produktów z aerogelu
Obecne produkty:
- Materiały z aerogelu: Nieodłączne cechy aerogelu sprawiają, że wyróżnia się w izolacji termicznej i akustycznej, uzdatnianiu wody i adsorpcji gazów.
- Materiały izolacyjne z nanokompozytu aerożelowego: Jest to termin zbiorczy obejmujący materiały odpowiednie do zastosowań wymagających wydajnego i stałego utrzymania temperatury. Materiały te mogą występować w stanie stałym lub ciekłym. W budownictwie przemysłowym połączenie aerożelu z matą z włókna szklanego, przetworzone w filc aerożelowy, znacznie zmniejsza przewodność cieplną. W zastosowaniach domowych połączenie aerożelu z tekstyliami poprawia izolację termiczną, przenosząc ją na wyższy poziom.
Przyszłe produkty – w niedalekiej przyszłości:
a. Powłoka kuloodporna: Eksperymenty laboratoryjne sugerują, że nałożenie 6 mm warstwy aerożelu na metalowe płyty czyni je odpornymi na bezpośrednie wybuchy.
b. Powłoki absorpcyjne: Powłoki pochłaniające fale radarowe, osiągające efekty stealth.
c. Urządzenia do magazynowania energii
d. Badania nad silnym laserem wysokiej technologii
Jako wczesny uczestnik w dziedzinie lotnictwa i kosmonautyki, aerożel posiada liczne cudowne właściwości. Przewidywanie jego przyszłych zastosowań wymaga wyobraźni ze strony społeczeństwa i przemysłu, aby wyprowadzić ten nowy materiał z laboratorium i urzeczywistnić jego praktyczną wartość.
Wprowadzenie do obszarów zastosowań: Gdzie są wykorzystywane produkty z aerożelu?
Sektor przemysłowy: Kompozytowe materiały izolacyjne z aerożelu są niezbędne w obszarach wymagających izolacji rurociągów lub izolacji pieców w gałęziach przemysłu takich jak magazynowanie energii i petrochemia.
Sektor budowlany: Zastosowania obejmują zewnętrzną i wewnętrzną izolację termiczną budynków oraz stosowanie szkła aerożelowego w szklanych ścianach kurtynowych.
Sektor transportu: Nanoporowate kompozytowe materiały izolacyjne z aerożelu są stosowane w pociągach dużych prędkości, produkowanych krajowo samolotach C919 oraz pojazdach elektrycznych, koncentrując się głównie na izolacji termicznej w transporcie oraz ochronie akumulatorów litowo-jonowych w pojazdach elektrycznych.
Izolacja domowa i logistyka chłodnicza: Zastępując tradycyjne materiały, nanoporowate kompozytowe materiały izolacyjne z aerożelu są stosowane jako warstwy izolacyjne w celu poprawy izolacji termicznej i zwiększenia objętości wewnętrznej.
Sprzęt funkcjonalny: Zastosowanie ultracienkich warstw aerożelu w produkcji kurtek z aerożelem i produktów outdoorowych zapewnia niezrównane ciepło, osiągając lżejsze, cieńsze i cieplejsze efekty.
W porównaniu z tradycyjnymi materiałami izolacyjnymi, skuteczność izolacji termicznej nanoporowatych kompozytowych materiałów izolacyjnych z aerożelu jest 3-5 razy lepsza. Oznacza to doskonałą wydajność izolacyjną pod względem oszczędności energii, zmniejszoną grubość materiału, obniżone koszty całkowite, a nieodłączne właściwości materiału jako bezpiecznej, przyjaznej dla środowiska i nietoksycznej substancji nieorganicznej zapewniają długą żywotność.
Czym jest aerożel krzemionkowy?
Aerożel krzemionkowy to najczęściej spotykana forma handlowa – nanoporowata sieć SiO2, która zapewnia przewodność na poziomie 0,019 do 0,021 W na m K, cytowaną powyżej. Większość mat, płyt i folii dostępnych na rynku opiera się na bazie aerożelu krzemionkowego.
Nano aerożel i struktura nanoporowata
Nano aerożel definiuje się przez pory mniejsze niż średnia droga swobodna cząsteczek powietrza, około 70 nm, co tłumi konwekcję. To właśnie struktura nanoporowata, a nie materiał masowy, sprawia, że aerożel izoluje znacznie lepiej niż wynikałoby to z jego masy.
Przewodność cieplna aerożelu: liczby
Przewodność cieplna aerożelu wynosi około 0,019 do 0,021 W na m K w temperaturze 25°C, mierzona metodą osłoniętej płyty grzejnej zgodnie z GB/T 10294 i GB/T 10295. Należy do najniższych spośród wszystkich stałych izolatorów i jest to wartość, o którą kupujący powinien zapytać w raporcie z badań.
Powiązane artykuły i zastosowania
Izolacja aerożelowa urządzeń przemysłowych: Rzeczywisty przypadek modernizacji linii parowej
Filc i powłoka aerożelowa do izolacji urządzeń przemysłowych i rurociągów. Zmniejsz straty energii i...
Czytaj więcej →
Aerogel do izolacji rurociągów przemysłowych: jedna trzecia grubości, ta sama wydajność
Jak maty izolacyjne z aerogelu zmniejszają straty ciepła i kondensację w rurociągach przemysłowych. Cieńsze i...
Czytaj więcej →
Koce aerożelowe do magazynowania i transportu LNG: Sprawdzona wydajność kriogeniczna
Wełna aerożelowa do zbiorników LNG i rurociągów kriogenicznych. Stabilna izolacja od -200°C, hydrofobowa i...
Czytaj więcej →
Proszek i zawiesina aerożelowa: Funkcjonalne wypełniacze do powłok i kompozytów
Jak proszek i zawiesina aerożelowa są wykorzystywane w powłokach, kompozytach i izolacji. Poznaj kluczowe zastosowania...
Czytaj więcej →