气凝胶是新一代高效节能隔热材料,与其它传统隔热材料隔热性能相比,气凝胶导热率最低,隔热效果优势明显。因为其出色的绝热性能,气凝胶在油气、新能源电池、建筑保温领域有广阔的应用。气凝胶的隔热原理是什么?气凝胶耐温多少度?下面来了解下。
气凝胶的隔热原理是其独立的结构带来的无穷遮挡效应、无对流效应、无穷长疏松路径效应。
1、无穷遮挡效应
气凝胶的气孔为纳米级气孔且气凝胶自身具有极低的密度,气凝胶内的气孔趋于“无穷多”,每个气孔壁都具有遮热板的作用,因而产生近于“无穷多遮热板”效应,使热辐射降到最低。
2、无对流效应
气凝胶纳米材料中的气孔直径小于70nm,气孔内的空气分子就失去了自由流动的能力,处于近似真空状态,无法进行热对流。
3、无穷长疏松路径效应
气凝胶的密度极低、比表面大且体积骨架疏松,气凝胶有无穷多的纳米气孔,热量在气凝胶固体材料中沿着气孔壁传导,有无穷多的气孔壁构成“无穷长疏松的路径”效应,使固体热传导的能力下降到接近最低极限。
气凝胶是一种乳白色的固体材料,内部空间呈纳米级网状孔隙结构,填充介质是空气。热传导中导热系数最小的就是空气,再加上气凝胶内部的特殊结构,使导热性能进一步下降,所以它是绝佳的隔热材料,一块一厘米厚的气凝胶,相当于10块普通玻璃的隔热效果。而且气凝胶密度低质量轻,目前最轻的气凝胶空气含量达99%以上,几乎跟空气的重量没有区别。这些特殊结构的空气对阳光散射比较小,所以气凝胶在阳光下就像蓝色的烟雾,一阵风就能把它吹走。
气凝胶貌似“弱不禁风”,其实非常坚固耐用,它可以承受相当于自身质量几千倍的压力,最高能承受1400摄氏度的高温。由于具备这些特性,气凝胶便成为航天探测中不可替代的材料,俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器都用它来进行热绝缘。
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