气凝胶1.docx
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气凝胶1
凝胶相较于传统材料的优势:
A.静止的空气,在环境温度为25℃的条件下,导热系数是0.023W\(m·K),本公司生产的气凝胶绝热毡在0.020W\(m·K)以内,在0.018W\(m·K)左右。
导热系数低有效地保障了理想的隔热保温的效能,保温效果是传统材料的3~5倍。
在充分确保隔热效果的前提下,减少隔热层的厚度,拓宽了它的使用范围,提高空间利用率,尤其适用于不利施工的狭窄空间;同时能够提高能效,降低热耗,贡献节能率。
B.气凝胶作为目前已知的最轻固体材料,它在装车卸载、在途运输、仓库存储、材料管理的费用上大为减少。
材质轻便也使得在安装过程显得易于操作、方便切割,能够有效减少安装的劳动强度和时间,节省人力成本,以及降低高危作业中的风险。
C.气凝胶独有的三维网络结构能够避免在长期高温、受到振动而产生烧结变形、颗粒堆积的问题导致的保温性能集聚下降的现象,烧结变形、颗粒堆积是传统保温材料长期未能攻克的难题与通病,气凝胶可以轻松解决。
气凝胶保温毡是A1级防火材料,通过最严格、最权威的德国标准,德国轨道交通防火测试,在全球通用的测试标准。
另外也通过了建筑行业不燃性测试。
D.水火不相容的原因,很少有材料能够同时做到防火疏水的双重效果。
气凝胶本身也是亲水的,我公司采用特殊材料、特殊工艺复合而成的气凝胶保温毡,其疏水性高达99.8%。
且气凝胶材料的空隙是纳米级的,约50nm,空气分子在材料表面失去了自由流动的能力,相对附着在气凝胶表面,真正做到了密不透风。
但是,水蒸气是可以通过保温毡的,这有利于维护气凝胶包裹的设备管道,防止凝结在管道壁上的水滴腐蚀管道到来的损失。
E.阿伦·尼乌斯的科学研究方法,使用20年的热老化可以忽略不计,且产品性质、性能没有发生任何改变。
气凝胶的理论使用年限约为20年,最低使用年限15年,与传统保温材料,如硅酸盐毡、岩棉、矿棉等比较,使用寿命短些的,3年以内可以更换了,长点的5年可以更换。
利于节约设备维护、材料替换的资金。
F.气凝胶在一个相对长得时间里暴露在空间里没有恶化,耗损费极低,并减少了保障废弃物,不像纸板、塑料所需要的惊人数量。
且硅酸盐纤维制品等破坏环境,不得随意丢弃,处理不便,真正做到了绿色环保无污染。
其他优点如,气凝胶能够缓冲震动,降低噪音等来保护设备和提高工作环境质量;保温毡可以现场加工,作为柔软毯状,轻巧方便、易于切割和方便折叠。
纳诺高科股份有限公司位于历史文化名城、中国最佳魅力城市绍兴。
公司成立于2004年4月,是国内从事最早、规模最大、实力最强的二氧化硅纳米孔超级隔热材料研发与制造基地。
公司现已通过ISO9001:
2000国际质量体系认证,获得浙江省高新技术产品认证。
气凝胶有异常强大的隔热功能。
如图,一公分厚度的气凝胶介于花与火焰之间,花丝毫无损。
这块气凝胶的隔热效果,相当于同厚度的三十块玻璃。
气凝胶是世界上最轻的固体,内部结构99%以上是气体,密度最低可达到3千克每立方米,只比空气的密度稍大(常规情况下,干燥空气的密度大致为1.29千克每立方米)。
所以,它又被称为“冻结了的烟”。
美国宇航局“星尘计划”首席科学家邹哲博士。
这是他在2006年7月16日,第36届世界空间科学大会在北京召开,报告星尘计划的探测结果。
星尘计划自1999年实施,“星尘”号飞船收集彗星尾部尘埃并于2006年携带尘埃返回地球,彗星微粒中包含着太阳系中最原始、最古老的物质,研究它可以帮助人类更清楚地了解太阳和行星的历史。
但收集彗星星尘并不是件容易的事,速度是步枪子弹的6倍,能够击穿10mm厚的铝板。
且当它高速接触其它物质时,自身的物理和化学组成都有可能发生改变,甚至完全被蒸发。
气凝胶可以解决这个难题:
形状类似棒球手套,塞满气凝胶,像一团烂泥,可以缓慢消减彗星星尘的速度,使尘埃滑行相当于自身粒径200倍的距离后静止,在气凝胶内留下一段胡萝卜状的轨迹。
由于气凝胶几乎是透明的,科学家可以根据轨迹轻松地找到这些微粒。
2008年5月,邹哲博士和董事长的合影,他到我公司进行实地考察与访问,同公司科研团队做了进一步的学术交流和技术指导。
美国的阿斯彭是行业内的领头羊。
我们纳诺是国内的第一家,规模是最大的、实力是最强的,纳诺率先使气凝胶从稀有的实验用品变为可供大量销售的工业用品,实现商业化。
不敢说我们的产品质量在阿斯彭之上,但品质一定不比阿斯彭的低。
国内还有一家,广东英德市埃力生公司成立于2006年。
气凝胶的导热率是目前已知固体中最低的,其绝缘能力是最好的玻璃纤维的39倍,气凝胶可以经受的温度区间,低至绝对零度-273.15℃,高达3,000℃的温度。
气凝胶的这两大特性,使它成为航天探测领域的超级材料,它在航天航空事业中应运的优势无可比拟。
俄罗斯“和平”号空间站用气凝胶来绝缘;
美国“火星探路者”探测器,覆盖上气凝胶保温材料,来保证处在火星表面,机器人电子仪器设备的正常运转;
美国国家宇航局“火星流浪者”、“火星漫步者”的设计也采用气凝胶技术,来抵挡火星入夜零下100度的超低温。
航天飞机、宇宙飞船在重返大气层时要经历千摄氏度的白炽高温,这是对气凝胶绝热性能的重大考验。
气凝胶在航天飞机、宇宙飞船上的应运,除了隔绝千摄氏度的高温,还要承受高速飞行过程中,大气层剧烈摩擦对飞行器的冲剂,它能够承受1000公斤炸药的爆炸点,所以是目前保障航天飞机重返地球安全性上认可度最高的材料。
这是气凝胶材质的宇航服隔热内,图片是由美国国家航空航天局提供。
像这样的作为宇航服的夹层,大约18毫米厚度的气凝胶层,就能帮助宇航员承受1400摄氏度的高温和零下130摄氏度的超低温。
这双登山靴是碳纤维加气凝胶的内底,是世界上最昂贵,也是最保温的高山靴,没有之一。
英国女登山者安妮·帕曼特尔就是用气凝胶高山靴和气凝胶睡袋攀登上珠穆朗玛峰。
她说:
“我唯一的问题就是我的脚太热,这对一名登山者来说是一个大难题。
”
另外,野外帐篷如果需要在极限条件、极地环境下使用,像南极洲、北极圈、高原上、沙漠里,来预防夜间气温骤降,气凝胶防水、透气,又是质量最轻、效果最好的材质。
气凝胶材质透明,几乎可以让光线自由透射,并且具有低折射率的特点,它对入射光几乎没有反射损失,太阳光通过气凝胶的透过率高达87%以上。
另外,气凝胶是结构可动的纳米孔状材料,内部存在大量微小孔洞,孔隙率在80%~99.8%之间,几乎布满了无限多的孔壁,而这些孔壁都是辐射的反射面和折射面,极大地阻滞了辐射的热量散失。
它是最理想的绝热、透明太阳能采热材料。
(图为浙江绍兴纳诺高科产的采光板)
因此,这种材料首先被应用到太阳能光热领域,如太阳能集热器、太阳能电池板等。
他能够使太阳光自由通透,使热量集聚在气凝胶底部的集热器上,且有效地放置热量以热辐射的形式散失。
美国总统奥巴马在拉斯韦加斯的内利斯空军基地视察太阳能电池板。
奥巴马在提出的经济刺激计划中,最关键的,也是首要任务就是发展可再生能源,让可再生能源成为美国经济复苏的发动机。
这是外太空的太阳能电池板,收集到的光能转化成电能供卫星、空间站等使用。
新型二氧化硅气凝胶材质的太阳能热水器,比现有常规太阳能热水器在集热效率方面提高1倍以上,并且热损失下降到现有水平的30%以下。
气凝胶在热电池上还有一个应用,就是隔离电池组和周围元器件,可以将电池组产生的热隔绝在元器件之外,以延长热电池的工作寿命。
气凝胶在军事领域的应用。
纳米级孔隙的气凝胶因为其可以凭借更轻的质量、更小的体积达到等效的隔热效果的这个特性,对传统的材料保持了绝对的优势。
以下是已经被设计、完成安装且投入实用的案例。
英国“美洲豹”战斗机的机舱隔热层有采用。
船舶保温,气凝胶要被用到的如舱壁、舱体、甲板、热力源、管道、烟囱和甲板等。
美国DDG51驱逐舰隔热防火保护,有采用该材料。
同理,气凝胶也被设计、运用到潜艇内部。
有实验表明,6毫米厚度的气凝胶能够承受1公斤烈性炸药爆炸产生的压力,没有丝毫损毁或者变形。
通过对气凝胶的改造,与特殊材料复合,并调节其韧性与硬度,可以合成军用车辆外部装甲、防弹衣等。
凝胶高孔隙率、高比表面积的特性,使其可以成为强力吸附剂。
在一个旨在消除海洋原油泄漏污染的模拟过滤实验中,将一定质量的气凝胶粉尘投放在受石油污染的海水上。
与活性炭对比,活性炭价格昂贵且除油效果欠佳。
而气凝胶粉尘可吸收自身质量7倍的原油,且除油的效率远高过活性炭。
像墨西哥湾、渤海湾原油泄漏事件中,如果能用到气凝胶消除原油污染的后续影响,吸油疏水,就不会对生态环境造成重创,以致需要数十年来恢复。
美国鱼鹰直升机舱壁隔热与红外热屏蔽也是采用气凝胶材料。
二氧化硅气凝胶的应用
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