เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับแอโรเจลที่คุณควรทราบ
แอโรเจลคืออะไร
แอโรเจลเป็นวัสดุที่มีรูพรุนต่อเนื่องแบบสามมิติ ประกอบด้วยรูพรุนขนาดนาโนและโครงสร้างนาโน โครงสร้างอันเป็นเอกลักษณ์นี้ทำให้มีคุณสมบัติที่ไม่มีใครเทียบได้เมื่อเทียบกับวัสดุทั่วไป โดยคุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดคือการนำความร้อนที่ต่ำมาก
ขนาดรูพรุนของแอโรเจล (20-50nm)
โครงสร้างจุลภาคของแอโรเจล
การนำความร้อนของวัสดุฉนวนแต่ละชนิด
หลักการเป็นฉนวนกันความร้อนของแอโรเจล
ผลของ “เส้นทางความยาวอนันต์”:
โครงสร้างตาข่ายของแอโรเจลช่วยขยายเส้นทางการนำความร้อนให้ยาวนานอย่างไม่สิ้นสุด ทำให้ความร้อนยากที่จะถูกนำพาผ่านส่วนต่อประสานระหว่างก๊าซและของแข็ง
ผลของ “การพาความร้อนเป็นศูนย์”:
ขนาดรูพรุนของแอโรเจล (20-50nm) เล็กกว่าค่าเส้นทางอิสระเฉลี่ยของอากาศ (70nm) จึงป้องกันไม่ให้อากาศภายในไหลเวียนได้อย่างอิสระ
ผลของ “ฉนวนกันความร้อนอนันต์”:
โครงสร้างเครือข่ายของแอโรเจลก่อให้เกิด “ปรากฏการณ์ฉนวนกันความร้อนอนันต์” ซึ่งช่วยป้องกันรังสีความร้อน
วัสดุคอมโพสิตแอโรเจล
ด้วยการผสานแอโรเจลขนาดนาโนเข้ากับวัสดุฐาน เช่น ไฟเบอร์กลาส เส้นใยเซรามิก เป็นต้น สมรรถนะอันยอดเยี่ยมของแอโรเจลจึงถูกผสานเข้ากับวัสดุฐานที่ยืดหยุ่นได้อย่างกลมกลืน ทั้งยังยกระดับสมบัติความเบาและฉนวนกันความร้อนของแอโรเจลให้สูงสุด พร้อมทั้งมอบความยืดหยุ่นและความเหนียวให้แก่วัสดุ นอกจากนี้ยังมีคุณลักษณะเพิ่มเติม ได้แก่ อายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษ สมรรถนะฉนวนกันความร้อนที่เหนือชั้น ความต้านทานไฟสูง และสมบัติทางกลที่โดดเด่น จึงถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในด้านต่าง ๆ เช่น การบินและอวกาศ เครือข่ายพลังงานความร้อน ปิโตรเคมี ยานพาหนะพลังงานใหม่ รางรถไฟ อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค สิ่งทอ และอื่น ๆ อีกมากมาย
ตัวอย่างการใช้งาน
สำหรับฉนวนกันความร้อนของท่อและอุปกรณ์อุตสาหกรรม เมื่อเทียบกับแนวทางใช้ฉนวนใยแบบดั้งเดิม แอโรเจลมีคุณสมบัติด้านความปลอดภัย เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ประหยัดพลังงาน และมีประสิทธิภาพสูง
ยกตัวอย่างท่อไอน้ำอุตสาหกรรมอุณหภูมิปานกลางถึงสูงท่อหนึ่ง ซึ่งวางบนที่สูง โดยมีอุณหภูมิไอน้ำ 465°C ความดัน 5.3Mpa อัตราการไหล 60t/h และเส้นผ่านศูนย์กลาง DN250 ฉนวนกันความร้อนเดิมเป็นอะลูมิโนซิลิเกตหนา 150 มม. การเปรียบเทียบประสิทธิภาพฉนวนกันความร้อนกับผ้าห่มฉนวนแอโรเจลมีดังนี้:
ยกตัวอย่างท่อไอน้ำอุตสาหกรรมอุณหภูมิปานกลางถึงสูงท่อหนึ่ง ซึ่งวางบนที่สูง โดยมีอุณหภูมิไอน้ำ 465°C ความดัน 5.3Mpa อัตราการไหล 60t/h และเส้นผ่านศูนย์กลาง DN250 ฉนวนกันความร้อนเดิมเป็นอะลูมิโนซิลิเกตหนา 150 มม. การเปรียบเทียบประสิทธิภาพฉนวนกันความร้อนกับผ้าห่มฉนวนแอโรเจลมีดังนี้:
เมื่อเทียบกับการสูญเสียความร้อนของอะลูมิโนซิลิเกตหนา 150 มม. อัตราการประหยัดพลังงานจากการใช้แนวทางแอโรเจลสามารถเกิน 40%
ในการคำนวณเปรียบเทียบของทั้งสองแนวทาง เมื่อเทียบกับแนวทางอะลูมิโนซิลิเกต โดยคำนวณต่อความยาวท่อหนึ่งกิโลเมตร ปริมาณการประหยัดพลังงานและผลประโยชน์ต่อปีของแนวทางแอโรเจลมีดังนี้:
*คำนวณจากการทำงานคงที่ 8000 ชั่วโมง โดยใช้ราคาความร้อน 70 หยวน/GJ
เนื่องจากอายุการใช้งานที่ยาวนานและประสิทธิภาพสูง วัสดุแอโรเจลจึงสามารถสร้างมูลค่าทางเศรษฐกิจที่มากขึ้นให้แก่ลูกค้าในช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้น โดยคำนวณจากอายุการใช้งานที่มีประสิทธิผลของอะลูมิโนซิลิเกตที่ 3 ปี และอายุการใช้งานที่มีประสิทธิผลของผ้าห่มแอโรเจลที่ 15 ปี: ตลอดระยะเวลา 15 ปี การใช้ผ้าห่มฉนวนแอโรเจลช่วยลดจำนวนครั้งในการติดตั้งลง 4 ครั้งเมื่อเทียบกับการใช้ผ้าห่มอะลูมิโนซิลิเกต เงินลงทุนรวมในผ้าห่มฉนวนแอโรเจลน้อยกว่าวัสดุแบบดั้งเดิมประมาณ 55% ส่งผลให้ประหยัดต้นทุนวัสดุและค่าก่อสร้างเฉลี่ยปีละ 91,770 หยวน การใช้ผ้าห่มแอโรเจลแทนอะลูมิโนซิลิเกตให้กำไรปีละ 362,150 หยวน และเงินลงทุนเพิ่มเติมในการใช้ผ้าห่มแอโรเจลสามารถคืนทุนได้ภายใน 1.7 ปี ในช่วงอายุการใช้งานของวัสดุแอโรเจล (15 ปีในตัวอย่างนี้) การใช้วัสดุฉนวนแอโรเจลบนท่อส่งสามารถสะสมผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจเพิ่มเติมให้แก่ผู้ใช้ได้ประมาณ 4.81659 ล้านหยวน (362,150 หยวน*13.3 ปี≈4.81659 ล้านหยวน)
เมื่อพิจารณาตลอดวงจรชีวิตของวัสดุแอโรเจล โซลูชันแอโรเจลช่วยลดจำนวนรอบการบำรุงรักษาและการเปลี่ยนทดแทนเมื่อเทียบกับโซลูชันฉนวนใยแบบดั้งเดิม จึงช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษาของฉนวนท่อ นอกจากนี้ยังช่วยประหยัดพลังงาน สร้างผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่มากขึ้นแก่ลูกค้า และลดต้นทุนการบริหารจัดการการดำเนินงานของธุรกิจอย่างมีนัยสำคัญ
นอกจากนี้ เนื่องจากคุณสมบัติไม่ชอบน้ำและระบายอากาศได้อันเป็นเอกลักษณ์ของวัสดุแอโรเจล จึงช่วยป้องกันการกัดกร่อนภายใต้ฉนวน (CUI) ได้อย่างสูงสุด
ผ้าห่มฉนวนแอโรเจลเป็นวัสดุฉนวนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับงานฉนวนท่ออุตสาหกรรม ฉนวนถัง การป้องกันอัคคีภัยและการเป็นฉนวนในยานยนต์ และฉนวนอาคาร ตลอดจนสาขาอื่น ๆ
ซิลิกาแอโรเจล: มาตรฐานอ้างอิงเชิงพาณิชย์
ซิลิกาแอโรเจลซึ่งมี SiO2 เป็นองค์ประกอบพื้นฐานเป็นมาตรฐานอ้างอิงเชิงพาณิชย์สำหรับผลิตภัณฑ์แอโรเจลเชิงความร้อนเกือบทั้งหมดในที่นี้ โครงข่ายระดับนาโนที่มีรูพรุนให้คุณสมบัติข้างต้นในต้นทุนที่สามารถดำเนินการได้
โครงสร้างนาโนของแอโรเจล
คำว่า นาโนแอโรเจล หมายถึงโครงข่ายรูพรุนที่มีขนาดต่ำกว่า 70 นาโนเมตร โครงข่ายนี้เป็นโครงสร้าง มิใช่วัสดุแยกต่างหาก และเป็นสิ่งที่ทำให้เส้นทางความร้อนยาวขึ้นและสกัดกั้นการพาความร้อน
ค่าการนำความร้อนของแอโรเจลโดยสังเขป
สำหรับผู้กำหนดสเปก ค่าการนำความร้อนของแอโรเจลที่ 0.019 ถึง 0.021 W ต่อ m K ที่ 25 C ถือเป็นตัวเลขหลักที่ใช้เปรียบเทียบกับขนแร่หรือโฟม
อ่านเพิ่มเติม: แอโรเจลคืออะไร? คู่มือสำหรับผู้ซื้อ
Anchor-Aerogel จัดจำหน่าย ฉนวนแอโรเจลสำหรับอุตสาหกรรม – ผ้าห่มฉนวนแอโรเจล แผ่นแข็งแอโรเจล การเคลือบแอโรเจล และฟิล์มแอโรเจลสำหรับท่อส่ง สิ่งปลูกสร้าง LNG และอิเล็กทรอนิกส์ ตั้งแต่ -200°C ถึง 850°C
สำหรับเกรดผลิตภัณฑ์ ฉนวนแอโรเจล – ผ้าห่มฉนวนแอโรเจล แผ่นแข็งแอโรเจล การเคลือบแอโรเจล และฟิล์มแอโรเจล ตั้งแต่ -200°C ถึง 850°C – เยี่ยมชมหน้าแรกของ Anchor-Aerogel
บทความและการใช้งานที่เกี่ยวข้อง
ฉนวนแอโรเจลสำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรม: กรณีศึกษาการปรับปรุงท่อส่งไอน้ำจริง
แอโรเจลเฟลต์และการเคลือบแอโรเจลสำหรับฉนวนอุปกรณ์อุตสาหกรรมและท่อส่ง ลดการสูญเสียพลังงานและ...
อ่านเพิ่มเติม →
แอโรเจลสำหรับฉนวนท่ออุตสาหกรรม: ความหนาหนึ่งในสาม ประสิทธิภาพเท่าเดิม
วิธีที่ผ้าห่มฉนวนแอโรเจลลดการสูญเสียความร้อนและการควบแน่นบนท่ออุตสาหกรรม บางลง...
อ่านเพิ่มเติม →
ผ้าห่มแอโรเจลสำหรับการจัดเก็บและขนส่ง LNG: ประสิทธิภาพการเป็นฉนวนที่อุณหภูมิต่ำมากที่พิสูจน์แล้ว
แอโรเจลเฟลต์สำหรับถัง LNG และท่อส่งไครโอเจนิก ให้ฉนวนที่เสถียรตั้งแต่ -200°C ไม่ดูดซับน้ำและ...
อ่านเพิ่มเติม →
ผงและสารละลายแอโรเจล: สารตัวเติมเชิงหน้าที่สำหรับสารเคลือบและวัสดุผสม
วิธีการใช้ผงแอโรเจลและเพสต์แอโรเจลในการเคลือบ วัสดุผสม และฉนวน สำรวจการใช้งานหลัก...
อ่านเพิ่มเติม →