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高溫管道保溫材料納米氣凝膠
2021-8-10 閱讀(392)
氣凝膠具有納米多孔結(jié)構(gòu)，其孔隙率高達90％以上，密度***低可至0.001g/cm3，是目前所知世界上***輕的固體材料。固態(tài)材料的許多特性隨其氣孔率的增大而迅速變化，氣凝膠材料的高孔隙率，使它具備了許多特殊的性質(zhì)。
1熱學(xué)特性及其應(yīng)用
氣凝膠的納米多孔結(jié)構(gòu)使它具有好的絕熱性能，其熱導(dǎo)率甚至比空氣還要低，空氣在常溫真空狀態(tài)下的熱導(dǎo)率為0.026w/m·k，而氣凝膠在常溫常壓下的熱導(dǎo)率一般小于0.020w/m·k，在抽真空的狀態(tài)下，熱導(dǎo)率可低至0.004w/m·k。
氣凝膠之所以具有如此良好的絕熱特性與它的高孔隙率有關(guān)。熱量的傳導(dǎo)主要通過三種途徑來進行，氣體傳導(dǎo)，固體傳導(dǎo)，輻射傳導(dǎo)。在這三種方式中，通過氣體傳導(dǎo)的熱量是很小的，因此大部分氣體都具有非常低的熱導(dǎo)率。常用的絕熱材料都是多孔結(jié)構(gòu)，其正是利用了空氣占據(jù)了固體材料的一部分體積，從而降低了材料整體的熱導(dǎo)率。氣凝膠的孔隙率比普通絕熱材料要大得多，其95%以上都是由空氣構(gòu)成，決定了其將具有與空氣一樣低的熱導(dǎo)率。而且，氣凝膠中包含大量孔徑小于70nm的孔，70nm是空氣中主要成分氮氣和氧氣的自由程，因此意味著空氣在氣凝膠中將無法實現(xiàn)對流，使得氣態(tài)熱導(dǎo)率進一步降低。氣凝膠中含量極少的固體骨架也是由納米顆粒組成，其接觸面積非常小，使得氣凝膠同樣具有極小的固態(tài)熱導(dǎo)率。
