Kako spreminjanje vsebnosti Airgel vpliva na učinkovitost toplotno prevodne premaze?

Vsebina

1. Potrebe v industriji in razvoju tehnologije

2. korelacijski mehanizem med vsebnostjo zraka in toplotno prevodnostjo

3. Eksperimentalni podatki: Vpliv nadomestitve gradienta Airgel na uspešnost prevleke

4. Tipičen primer: uporaba zračnih prevlek v industriji in konstrukciji

5. Tehnični izzivi in ​​prihodnji razvojni usmeritve

6. Podatkovna tabela: Primerjava kazalnikov vsebnosti Airgel in kazalnikov zmogljivosti prevleke

1. Potrebe v industriji in razvoju tehnologije

V zadnjih letih so z napredkom globalne preobrazbe energije in ciljem "dvojnega ogljika", visoko učinkovitosti in materiali za varčevanje z energijo postali temeljno povpraševanje na področju gradbeništva, nove energije, vesoljskega in etd.Airgel toplotna barvaje trden material z najnižjo toplotno prevodnostjo (tako nizko kot 0. 012W/(m · k) 1 pri sobni temperaturi). Toplotna prevodna prevleka, ki jo tvorita matrika Airgel in polimer, ima več funkcij, kot so lahka, toplotna izolacija in preprečevanje požara. Velikost trga ima povprečno letno stopnjo rasti 18%. Vendar je nelinearno razmerje med vsebnostjo Airgel in zmogljivostjo prevleke postalo ključno tehnično ozko grlo, ki omejuje njegovo obsežno uporabo.

 

 

2. korelacijski mehanizem med vsebnostjo zraka in toplotno prevodnostjo

2.1 Model trojnega delovanja poti toplotne prevodnosti

Nanoporozna struktura zračnegagela vpliva na toplotno prevodnost premazov skozi naslednje mehanizme:

Inhibicija toplotne prevodnosti: Poroznost zračnegagela znaša kar 99,9%, njegov tridimenzionalni omrežni okostje pa razširi pot prenosa toplote na 5-10 krat kot pri tradicionalnih materialih;

Blokiranje toplotne konvekcije: velikost por pod 70 nm omejuje prosto pot molekul plina in tvori "ničelni učinek konvekcije";

Razprševanje toplotnega sevanja: Senčni učinek okostja Airgel lahko zmanjša infrardeči prenos toplote za več kot 80%.

2.2 Kritični učinek spremembe vsebine

Eksperiment kaže, da koAirgel arhitekturni premazVsebina se poveča z 1 0% na 25%, toplotna prevodnost prevleke se zmanjša s 0. 0 8W/(m · k) do 0,03W/(m · k); Ko pa presega 30%, se prevleka razpoka zaradi nezadostnega deleža snovi, ki tvorijo film, in toplotna prevodnost se dvigne nazaj na 0,05 W/(M · K). To kaže, da obstaja optimalni odmerek.

3. Eksperimentalni podatki: Vpliv nadomestitve gradienta Airgel na uspešnost prevleke

Hubei Huifu Nano in druga podjetja so razkrili naslednja pravila s poskusi nadomeščanja gradienta iz fumed silicijevega dioksida (Hb -630) in Airgel:

Interpretacija podatkov:

Najvišja adhezija: pri 40-odstotnem nadomestnem razmerju nano-lestvica disperzije fumiranega kremena poveča medfazno vezavo trdnost, adhezija pa se poveča za 38%;

Trdna točka za zmanjšanje trdnosti: Po več kot 80 -odstotni zamenjavi silicijevega dioksida aglomerata in povzroči koncentracijo stresa, moč pa se zmanjša za 30%;

Točka ekonomske bilance: sestavljeni sistem 25% Airgel + 75% Fumed silicijev dioksid zmanjšuje skupne stroške za 42%.

4. Tipičen primer: uporaba zračnih prevlek v industriji in konstrukciji

4.1 Termično upravljanje novih energijskih baterij

V modulih napajalnih baterij se uporablja AJ1025 Keramic Fiber Airgel Izolacija, ki jo je razvil novi materiali Jiayun:

Temperaturna razlika v akumulatorski celici se nadzoruje v ± 2 stopinji, čas blokiranja toplotnega pobega pa se podaljša na 30 minut;

Debelina 1 mm lahko doseže 1200 stopinjsko zaščito s toplotnim udarcem, kar je 60% lažje od tradicionalnih keramičnih vlaken.

4.2 Preoblikovanje stavb za varčevanje z energijo

Uporaba Silicon Airgel prevleke Zhejiang Runfew New Material Co., Ltd v komercialnem kompleksu v Wuhanu:

Po premazu 2 mm se površinska temperatura zunanje stene poleti zmanjša za 18 stopinj, poraba energije klimatske naprave pa za 34%;

The water repellency is >99,6%, kar rešuje problem plesni, ki jo povzroči vlaga v tradicionalni izolacijski plasti.

5. Tehnični izzivi in ​​prihodnji razvojni usmeritve

5.1 Obstoječa tehnična ozka grla

Disperzijska enotnost: aerogeli se ponavadi združijo v smolah, razvijejo pa je treba tehnologije predhodne obdelave, kot je sprememba plazme;

Slabljenje mehanskih lastnosti: Pri 25% vsebnosti je natezna trdnost za 50% nižja od moči čiste smole, za okrepitev pa je treba uvesti ogljikove nanocevke.

5.2 Inovacija prebojna smer

Gradientna kompozitna struktura: prevleka "sendvič" (površinsko odsevnoAirgel v prahu+ Srednja pregradna plast + spodnja lepilna plast), ki jo je razvila ekipa Naking University of Technology, le zviša temperaturo hrbta za 65 stopinj pri 1200 stopinjah;

Inteligentna prevleka: Kitajska akademija znanosti razvija temperaturno občutljivo zračno prevleko, katere toplotno prevodnost je mogoče samodejno prilagoditi za ± 15% s temperaturnimi spremembami.

6. Podatkovna tabela: Primerjava kazalnikov vsebnosti Airgel in kazalnikov zmogljivosti prevleke

Zaključek

Optimizacija vsebnosti Airgela in učinkovitosti toplotne prevodne prevleke je sinergistični proces z več parametrom, ki zahteva preboj v presečišču znanosti o materialih, mehanike tekočine, termičnega inženiringa in drugih disciplin. S tehnološko iteracijo podjetij, kot sta Jiayun New Materials in Huifu Nano, naj bi do leta 2026 svetovni trg Airgel prevlekov presegel 8 milijard ameriških dolarjev, kar bo oblikovalo več milijard scenarijev uporabe na področju gradbene energije, novih energetskih vozil, industrijskih cenovnih vozil, v prihodnosti in funkcionalno integracijo.