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氣凝膠具有高度多孔的微觀結(jié)構(gòu),空氣體積為85~99.8%,具有由松散堆積和粘合的顆粒或纖維組成的珍珠項(xiàng)鏈狀網(wǎng)絡(luò)。這種獨(dú)特的布局使氣凝膠成為最輕的固體材料(0.16mg/cm3),具有僅次于真空絕熱板的第二好的隔熱性能。 早在1990年,氣凝膠就被認(rèn)為是21世紀(jì)的“奇跡材料”,并被列為可能改變世界的十大最有前景的科技研究主題之一。特別是,SA是目前最常見的氣凝膠工業(yè)隔熱產(chǎn)品,具有優(yōu)異的光學(xué)透明度(可見光區(qū)~99%)和隔音性(低聲速100m/s)。其它材料,如有機(jī)化合物、金屬團(tuán)簇和生物聚合物也可以嵌入到SA基體中,以得到更多的功能和更優(yōu)異的力學(xué)性能。SA-TIMs可以形成單體、顆粒、粉末、微球、棒狀、纖維狀、薄膜狀和板狀等。由于SA-TIMs獨(dú)特地結(jié)合了上述性能,在石化工程、交通運(yùn)輸、航空航天、家電、建筑和醫(yī)療設(shè)施等需要隔熱、防火、透光、降噪和吸附性能的廣泛應(yīng)用中顯示出巨大的潛力。 一、硅基氣凝膠的自我介紹及本領(lǐng) 硅基氣凝膠具有珍珠鏈狀的納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),孔間縫隙約占總結(jié)構(gòu)的85%,且硅基氣凝膠粒子之間的銜接處面積較小,因此在應(yīng)用此結(jié)構(gòu)不可避免的是其力學(xué)性能弱,質(zhì)脆的缺陷。并且,精純的硅基氣凝膠富含大量的硅羥基,親水性的特性也會(huì)讓該材料在潮濕的環(huán)境中容易受水分子影響造成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的膨脹與破裂。所以適當(dāng)?shù)膶⒐杌鶜饽z與其他材料或自身材料復(fù)合可以起到“相得益彰”的作用,也賦予了該材料新的性能。 例如將類似于纖維,晶須的第二相材料分散到納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,可以有效地抑制精純氣凝膠的親水性,從而使網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定也增強(qiáng)其材料強(qiáng)度和韌性,可以很好地阻止熱收縮的現(xiàn)象。另外摻入的纖維和遮光劑可以很好地降低硅基氣凝膠的輻射熱傳導(dǎo),也可以有效地提高耐高溫性,可以很好地起到隔熱的效果。 二.硅基氣凝膠如何在建筑中發(fā)揮保溫隔熱的節(jié)能應(yīng)用 硅基氣凝膠的制備,讓我們看到了能“自我供暖”的房子的可能,那么它應(yīng)該如何應(yīng)用在建筑上呢?就目前研究而言,建筑保溫隔熱材料的研究設(shè)計(jì)方向有三種:硅基氣凝膠隔熱涂料、硅基氣凝膠玻璃與硅基氣凝膠纖維復(fù)合材料。它們都是研究人員就著硅基氣凝膠的絕熱、阻燃、低密度和高透光的特性的應(yīng)用進(jìn)行的設(shè)想。 硅基氣凝膠玻璃是對(duì)其高透光性和絕熱性的應(yīng)用,不僅可以在冬季減少室內(nèi)熱量向室外的傳遞,實(shí)現(xiàn)“自暖”,也可以在夏天減少室外熱量向室內(nèi)擴(kuò),實(shí)現(xiàn)“隔熱”。同時(shí)又因玻璃的透明性,增加了室內(nèi)的采光,讓居住者能夠享受太陽(yáng)的同時(shí)不會(huì)被曬傷。而硅基氣凝膠在建筑玻璃中主要應(yīng)用是在普通玻璃表面進(jìn)行鍍膜或者是在雙層玻璃的夾層中加入硅基氣凝膠元素,兩種方式都可以制備出硅基氣凝膠玻璃。 硅基氣凝膠隔熱涂料則是通過(guò)物化的方式將第二相材料連續(xù)沉積硅基氣凝膠的表面,使之形成涂層型的硅基氣凝膠絕熱復(fù)合材料。復(fù)合之后最大作用就是改善了硅基氣凝膠的頸區(qū)強(qiáng)度,將此復(fù)合材料運(yùn)用在建筑材料中,可以降低了室內(nèi)調(diào)控溫度設(shè)備的使用功率,從而達(dá)到了節(jié)能減排的理想效果。除此之外與其有異曲同工之妙的方式是,硅基氣凝膠制成粉體后還可以在建筑應(yīng)用中作為填料加入到涂料中,制成硅基氣凝膠隔熱涂料,從而也起到了保溫隔熱的功能,也是通過(guò)對(duì)室內(nèi)調(diào)控溫度的設(shè)備的能耗功率進(jìn)行調(diào)節(jié)達(dá)到節(jié)能減排的目的的。 硅基氣凝膠纖維復(fù)合材料借助一種或多種第二相材料融入至硅基氣凝膠中,可以制成摻雜型的納米孔結(jié)構(gòu)硅基氣凝膠絕熱復(fù)合材料,具體功能為改善硅基氣凝膠的孔隙結(jié)構(gòu)并阻止第二相材料的膨脹與運(yùn)動(dòng)。通過(guò)設(shè)計(jì)并優(yōu)化硅基氣凝膠的結(jié)構(gòu)構(gòu)成成分,進(jìn)而能夠提高其符合型材料的力學(xué)性能,豐富硅基氣凝膠的類型和它的功能性。該如何去提高硅基氣凝膠的強(qiáng)度呢?那么只能是通過(guò)其與第二相材料的結(jié)合了。 例如陶瓷纖維、玻璃纖維、纖維素纖維等常見的材料,其長(zhǎng)度、強(qiáng)度的特性與硅基氣凝膠的連接也大大提高了整體復(fù)合材料的力學(xué)性能。除此之外,硅基氣凝膠也可以通過(guò)遮光劑、納米線、納米管、晶須來(lái)增強(qiáng)其特性,這一類的材料都是可以稱得上是建筑節(jié)能技術(shù)中的節(jié)能環(huán)保材料,這些材料的成功制備,仿佛已經(jīng)看到“冬暖夏涼”屋子在向我們招手了。相信在不久的將來(lái),這種屋子會(huì)成為現(xiàn)實(shí),也相信我國(guó)的節(jié)能減排這一戰(zhàn)會(huì)獲得階段性的勝利的。 二、硅基氣凝膠保溫隔熱材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用效果分析 近年來(lái),隨著人們對(duì)能源資源的日益重視,建筑節(jié)能成為了一個(gè)熱門話題。隨著科技的不斷發(fā)展,各種新型建筑材料不斷涌現(xiàn),其中硅基氣凝膠保溫隔熱材料已經(jīng)成為了建筑節(jié)能領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分。本文旨在從專業(yè)角度對(duì)硅基氣凝膠保溫隔熱材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用效果進(jìn)行分析。 首先,硅基氣凝膠保溫隔熱材料具有較低的導(dǎo)熱系數(shù),這是它在建筑節(jié)能中的重要優(yōu)勢(shì)之一。研究表明,硅基氣凝膠的導(dǎo)熱系數(shù)低于一般保溫材料,這意味著它能更有效地阻止熱量的散失,從而有效降低建筑物的能耗。 此外,硅基氣凝膠具有良好的絕熱性能,可以有效保護(hù)建筑物內(nèi)部環(huán)境。在冬季,它能有效阻止冷空氣的流入,保護(hù)室內(nèi)的溫暖環(huán)境;在夏季,它能有效阻擋熱空氣的侵入,保護(hù)室內(nèi)的涼爽環(huán)境。 此外,硅基氣凝膠保溫隔熱材料還具有良好的防火性能。它具有高溫不燃、無(wú)毒、無(wú)污染等特點(diǎn),在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能有效阻止火勢(shì)的蔓延,保護(hù)建筑物內(nèi)部的人員和設(shè)備。 最后,硅基氣凝膠保溫隔熱材料的安裝方便、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)也是它在建筑節(jié)能領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)之一。相比傳統(tǒng)的保溫材料,硅基氣凝膠的安裝更加簡(jiǎn)便,不需要特殊的工具和技術(shù),這大大縮短了施工周期。此外,硅基氣凝膠的使用壽命長(zhǎng),能夠長(zhǎng)期有效地保護(hù)建筑物,提高建筑物的使用價(jià)值。 三、未來(lái),氣凝膠行業(yè)將保持快速發(fā)展的勢(shì)頭,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: 1.新應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)需求的增加,氣凝膠的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大。例如,近幾年來(lái),氣凝膠在電子產(chǎn)品和航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用得到了迅猛發(fā)展。 2.技術(shù)創(chuàng)新的推動(dòng)。氣凝膠行業(yè)將借助技術(shù)創(chuàng)新不斷提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能,提升自身的競(jìng)爭(zhēng)力。尤其是在材料研發(fā)、生產(chǎn)工藝和應(yīng)用技術(shù)方面的創(chuàng)新,將成為行業(yè)發(fā)展的重要推動(dòng)力。 3.市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局的優(yōu)化。隨著行業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和市場(chǎng)需求的增加,氣凝膠行業(yè)將出現(xiàn)一定程度的市場(chǎng)整合,主要體現(xiàn)在企業(yè)之間的并購(gòu)重組和行業(yè)集中度的提高。 4.政策支持的增加。隨著全球環(huán)保政策的不斷加強(qiáng),氣凝膠行業(yè)將得到更多的政策支持和市場(chǎng)機(jī)遇,推動(dòng)行業(yè)的健康發(fā)展。 原文鏈接:https://www.xianjichina.com/special/detail_542180.html 來(lái)源:賢集網(wǎng) 著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者獲得授權(quán),非商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。 |