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氣凝膠材料隔熱原理是什么

文章出處:本站    人氣:26106    發(fā)表時間:2020-03-17 10:14:27

氣凝膠材料隔熱原理:


、熱傳導(dǎo)的三途徑 宏觀上講,熱的本質(zhì)就是大量分子的無規(guī)則運(yùn)動的外在表現(xiàn),個物體越熱,實際上就是指這個物體的分子運(yùn)動越激烈。這種運(yùn)動在氣體中就表現(xiàn)為氣體分子的自由運(yùn)動;在液體中就表現(xiàn)為液體分子的成團(tuán)流動;在固體中就表現(xiàn)為固體分子在定位置上的振動。歸納起來說,導(dǎo)熱共有三個途徑,分別是:熱傳導(dǎo)、對流和輻射。熱傳導(dǎo)是由于物體分子的熱振動具有相互影響的特性而產(chǎn)生的,其趨勢是使整個物體熱量處處均勻。對流導(dǎo)熱,是由于熱的氣體或者液體密度較小,在重力作用下冷熱液體相對流動而產(chǎn)生的。輻射導(dǎo)熱,則是切溫度高于對零度的物體都具備的,以電磁波的形式向外導(dǎo)熱的方式。為了達(dá)到良好的隔熱效果,隔熱材料必須對上述三個導(dǎo)熱的途徑加以抑制。

二、材料隔熱原理分析多孔二氧化硅氣凝膠復(fù)合隔熱材料能很好的抑制上述三種熱傳導(dǎo)的途徑。 固體導(dǎo)熱能力的大小,從隔熱材料的角度來說,僅跟材料本身固有的導(dǎo)熱系數(shù),以及材料的密度有關(guān)。為了降低材料的密度,般的隔熱材料均采取制造孔隙的辦法。多孔二氧化硅氣凝膠復(fù)合隔熱材料,在這點(diǎn)上做到了致;該材料的孔隙率占到了整體積的90%以上,因而材料密度低,僅為水的四分之左右。 然而,因為大部分隔熱材料均含有大量的孔隙,因此孔隙內(nèi)部所含氣體的對流導(dǎo)熱,成為個關(guān)鍵導(dǎo)熱途徑。據(jù)研究,對流導(dǎo)熱僅跟氣體性質(zhì)和孔隙大小有關(guān)。不同隔熱材料用不同辦法來降低材料對流導(dǎo)熱。例如,聚氨脂發(fā)泡材料在孔隙中填充了氟利昂氣體,該氣體的導(dǎo)熱率僅有空氣的三分之,從而獲得了越的隔熱性能。但因其能嚴(yán)重破壞臭氧層曾被二氧化碳等替代,然而二氧化碳等作為填充的聚氨脂材料,又會存在導(dǎo)熱率高的問題。本材料采取了另個途徑,即減小孔隙直徑的辦法來降低孔隙中空氣的熱導(dǎo)率。經(jīng)過特殊工藝制得的本材料,其中孔隙的平均直徑僅為50-60納米,約為頭發(fā)直徑的千分之,而空氣分子的平均自由程為70納米左右。在如此之小的空隙中,空氣幾乎無法流動,從而抑制了空氣的對流導(dǎo)熱。

氣凝膠

此外,由于大量微小孔洞的存在,本材料幾乎具有無限多的孔壁,而這些孔壁均可視為輻射的反射面和折射面。毫米厚度的本材料就含有上萬層的反射面和折射面,很好地阻隔了輻射導(dǎo)熱。同時為了更好抑制材料的輻射導(dǎo)熱,本材料添加了些納米級的反輻射物質(zhì),可以很好的反射/吸收熱輻射。因此對于輻射導(dǎo)熱本材料也有很好的抑制作用。氣凝膠材料隔熱原理。



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