Aerogel là gì
Mô tả về Aerogel
Aerogel về cơ bản khác với khái niệm “gel” truyền thống. Đây là vật liệu rắn có khối lượng riêng 3 kg/m³. Nhờ khối lượng riêng cực thấp, vật liệu này còn được gọi là “khói đông lạnh” hay “khói xanh”, và đã được ghi nhận Kỷ lục Guinness Thế giới là “vật rắn nhẹ nhất” vào năm 1931, khi S. Kistler chế tạo thành công aerogel SiO2 bằng phương pháp sấy siêu tới hạn. Với hơn 80% thành phần là không khí, aerogel có đặc tính cách nhiệt vượt trội. Một lớp aerogel dày một inch có khả năng cách nhiệt tương đương 20 đến 30 tấm kính thông thường. Ngay cả khi đặt giữa một bông hồng và ngọn lửa, bông hồng vẫn không bị hư hại.
Ứng dụng của Aerogel trong thám hiểm không gian
Aerogel có nhiều ứng dụng đa dạng trong thám hiểm không gian. Aerogel đã được sử dụng trong trạm vũ trụ “Mir” của Nga và tàu thăm dò “Mars Pathfinder” của Mỹ. Trong các thí nghiệm vật lý hạt, aerogel đóng vai trò là máy dò hiệu ứng Cherenkov. Một ví dụ là Máy đếm Cherenkov Aerogel (ACC) trong máy dò thí nghiệm Belle tại nhà máy meson B, tận dụng chiết suất thấp của aerogel nằm giữa chất lỏng và khí, cùng với độ trong suốt cao và tính chất rắn, vượt trội so với các phương pháp truyền thống sử dụng chất lỏng nhiệt độ thấp hoặc khí áp suất cao. Tính nhẹ của aerogel cũng là một lợi thế đáng kể.
Những đặc tính độc đáo của Aerogel
Aerogel nổi bật là vật liệu xốp có cấu trúc kích thước nano, khác biệt với cấu trúc lỗ rỗng của vật liệu truyền thống ở mức micro và milimét. Cấu trúc nano được đan dệt tinh xảo của aerogel tạo ra độ dẫn nhiệt cực thấp và diện tích bề mặt đặc biệt lớn. Khả năng tán xạ ánh sáng và âm thanh của aerogel thấp hơn đáng kể so với vật liệu xốp truyền thống. Những đặc tính độc đáo này không chỉ khơi dậy sự quan tâm trong nghiên cứu cơ bản mà còn có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Ứng dụng của sản phẩm Aerogel
Sản phẩm hiện tại:
- Vật liệu Aerogel: Những đặc tính vốn có của aerogel giúp vật liệu này vượt trội trong cách nhiệt và cách âm, lọc nước và hấp thụ khí.
- Vật liệu cách nhiệt tổ hợp aerogel nano: Đây là thuật ngữ chung dùng để chỉ các vật liệu phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu nhiệt độ hiệu quả và ổn định. Những vật liệu này có thể tồn tại ở trạng thái rắn hoặc lỏng. Trong xây dựng công nghiệp, việc kết hợp aerogel với tấm sợi thủy tinh rồi gia công thành nỉ aerogel giúp giảm đáng kể độ dẫn nhiệt. Trong các ứng dụng dân dụng, việc kết hợp aerogel với vải dệt giúp tăng cường khả năng cách nhiệt, đưa hiệu quả lên một tầm cao mới.
Sản phẩm tương lai – Trong tương lai gần:
a. Lớp phủ chống đạn: Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy khi phủ một lớp aerogel dày 6mm lên tấm kim loại, tấm kim loại đó trở nên không bị xuyên thủng khi chịu tác động trực tiếp của vụ nổ.
b. Lớp phủ hấp thụ: Các lớp phủ hấp thụ sóng radar, tạo hiệu ứng tàng hình.
c. Thiết bị lưu trữ năng lượng
d. Nghiên cứu laser mạnh công nghệ cao
Là vật liệu xuất hiện sớm trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, aerogel sở hữu vô số đặc tính kỳ diệu. Việc dự đoán các ứng dụng tương lai của aerogel đòi hỏi trí tưởng tượng của xã hội và ngành công nghiệp để đưa vật liệu mới này ra khỏi phòng thí nghiệm và hiện thực hóa giá trị thực tiễn của nó.
Giới thiệu các lĩnh vực ứng dụng: Sản phẩm aerogel được sử dụng ở đâu?
Ngành công nghiệp: Vật liệu cách nhiệt composite Aerogel là thiết yếu cho các khu vực cần cách nhiệt đường ống hoặc cách nhiệt lò trong các ngành như lưu trữ điện và hóa dầu.
Ngành xây dựng: Các ứng dụng bao gồm cách nhiệt bên ngoài và bên trong của tòa nhà, cùng việc sử dụng kính aerogel trong tường kính.
Ngành giao thông vận tải: Vật liệu cách nhiệt composite aerogel nano xốp được ứng dụng trong tàu cao tốc, máy bay C919 sản xuất trong nước và xe năng lượng mới, chủ yếu tập trung vào cách nhiệt cho phương tiện giao thông và bảo vệ pin lithium-ion trong xe năng lượng mới.
Cách nhiệt gia dụng và logistics chuỗi lạnh: Thay thế vật liệu truyền thống, vật liệu cách nhiệt composite Aerogel nano xốp được sử dụng làm lớp cách nhiệt nhằm tăng cường khả năng cách nhiệt và tăng thể tích bên trong.
Thiết bị chức năng: Việc sử dụng các lớp aerogel siêu mỏng trong sản xuất áo khoác aerogel và sản phẩm ngoài trời mang lại độ ấm vượt trội, đạt được kết quả nhẹ hơn, mỏng hơn và ấm hơn.
So với vật liệu cách nhiệt truyền thống, hiệu quả cách nhiệt của vật liệu cách nhiệt composite aerogel nano xốp cao hơn 3-5 lần. Điều này đồng nghĩa với hiệu suất cách nhiệt tiết kiệm năng lượng vượt trội, giảm độ dày vật liệu, giảm chi phí tổng thể, và đặc tính vốn có của vật liệu là chất vô cơ an toàn, thân thiện với môi trường và không độc hại đảm bảo tuổi thọ dài.
Silica aerogel là gì?
Silica aerogel là dạng thương mại phổ biến nhất, một mạng lưới nanoporous SiO2 mang lại độ dẫn nhiệt từ 0,019 đến 0,021 W/m·K như đã nêu ở trên. Hầu hết các tấm chăn, tấm ván và màng ở đây đều được chế tạo trên nền silica-aerogel.
Aerogel nano và cấu trúc lỗ xốp nano
Aerogel nano được định nghĩa bởi các lỗ xốp nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình của không khí, khoảng 70 nm, giúp ngăn chặn sự đối lưu. Chính cấu trúc lỗ xốp nano đó, chứ không phải vật liệu khối, là lý do khiến aerogel cách nhiệt vượt trội so với trọng lượng của nó.
Độ dẫn nhiệt của aerogel: những con số
Độ dẫn nhiệt của aerogel vào khoảng 0,019 đến 0,021 W/m·K ở 25°C, được đo bằng phương pháp tấm nóng bảo vệ theo GB/T 10294 và GB/T 10295. Đây là một trong những mức thấp nhất so với bất kỳ chất cách điện rắn nào, và là con số mà người mua nên yêu cầu trong báo cáo thử nghiệm.
Bài viết & ứng dụng liên quan
Cách nhiệt Aerogel cho Thiết bị Công nghiệp: Một Trường hợp Cải tạo Đường ống Hơi Thực tế
Tấm nỉ aerogel và lớp phủ Aerogel dùng để cách nhiệt thiết bị công nghiệp và đường ống. Giảm tổn thất năng lượng và...
Đọc thêm →
Aerogel cách nhiệt đường ống công nghiệp: Độ dày chỉ bằng một phần ba, hiệu suất tương đương
Cách chăn cách nhiệt aerogel giảm tổn thất nhiệt và ngưng tụ trên đường ống công nghiệp. Mỏng hơn i...
Đọc thêm →
Chăn Aerogel cho Lưu trữ & Vận chuyển LNG: Hiệu suất Đông lạnh Đã được Chứng minh
Bông aerogel cho bồn chứa LNG và đường ống đông lạnh. Cách nhiệt ổn định từ -200°C, kỵ nước và...
Đọc thêm →
Bột & Huyền phù Aerogel: Chất độn chức năng cho lớp phủ và vật liệu tổng hợp
Cách bột aerogel và bột nhão được sử dụng trong lớp phủ, vật liệu tổng hợp và cách nhiệt. Khám phá các ứng dụng chính...
Đọc thêm →