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纳米保温材料的应用以及纳米保温材料的未来发展方向

浏览:39 发布日期:2018-07-05

  纳米保温材料的研发是顺应了我国工业发展的需要,主要是在当今以绿色、环保、节能的背景下,纳米保温材料更具备了广阔的应用市场,那么纳米保温材料的优势和发展方向有有哪些呢?

纳米保温材料

  纳米保温材料是一种减缓由传导、对流、辐射产生的热流速率的材料或复合材料。由于材料的高热阻,保温材料阻碍热流进出建筑物。根据设备及管道保温技术通则,在平均温度不大于623K时,材料的导热系数应小于0.14W/(m·K)。

  纳米保温材料的优点主要有以下几点:

  ①从经济效益角度看,使用纳米保温材料不仅可以大量节约能源花费,而且减小了机械设备(空调、暖气)规模,节约了设备花费;

  ②从环境效益角度看,使用纳米保温材料不仅节约了能源,而且由于减少机械设备,使得设备排放的污染气体量也相应减少;

  ③从舒适度角度看,纳米保温材料可以减小室内温度的波动,尤其是在季节交替时,更可以保持室温的平稳,并且保温材料普遍具有隔音性,受外界噪音干扰减小;

  ④从保护建筑物的角度看,剧烈的温度变化将破坏建筑物的结构,使用纳米保温材料可以保持温度平稳变化,延长建筑物的使用寿命,保持建筑物结构的完整性,同时使用和安装保温材料有助于隔热和阻燃,减少人员伤亡和财物损失。

  1.憎水性是绝热纳米保温材料重要发展方向。材料的吸水率是在选用绝热材料时应该考虑的一个重要因素,常温下水的导热系数是空气的23.1倍。绝热材料吸水后不但会大大降低其绝热性能,而且会加速对金属的腐蚀,是十分有害的。纳米保温材料的空隙结构分为连通型、封闭型、半封闭型几种,除少数有机泡沫塑料的空隙多数为封闭型外,其他纳米保温材料不管空隙结构如何,其材质本身都吸水,加上连通空隙的毛细管渗透吸水,故整体吸水率均很高。我国目前大多数保温绝热材料均不憎水、吸水率高,这样一来对外护层的防水要求就十分严格,增加了外护层的费用。目前改性剂中有机硅类憎水剂,是纳米保温材料较通用的一种高效憎水剂,它的憎水机理是利用有机硅化合物,与无机硅酸盐材料之间较强的化学亲和力,来有效地改变硅酸盐材料的表面特性,使之达到憎水效果。它具有稳定性好、成本低、施工工艺简单等特点。

  2.发展新型的纳米保温材料也是一个研究的主要方向。目前,已经出现几种新型纳米保温材料(例如纳米孔绝热材料、复合绝热材料石棉代用品等)。纳米孔绝热材料:随着纳米技术的不断发展,纳米材料越来越受到人们的青睐。纳米孔硅质保温材料就是纳米技术在保温材料领域新的应用,组成材料内的绝大部分气孔尺寸宜处于纳米尺度。根据分子运动及碰撞理论,气体的热量传递主要是通过高温侧的较高速度的分子,与低温侧的较低速度的分子相互碰撞传递能量。由于空气中的主要成分氮气和氧气的自由程度均在70nm左右,纳米孔硅质绝热材料中的二氧化硅微粒构成的微孔尺寸小于这一临界尺寸时,材料内部就消除了对流,从本质上切断了气体分子的热传导,从而可获得比无对流空气更低的导热系数。石棉代用品的开发和应用:玻璃棉是人造矿物纤维的一种,其制品容重小,导热系数低,热绝缘和吸声性能好,且具有耐腐蚀、不会霉烂、不怕虫蛀、耐热、抗冻、抗震和良好的化学稳定性等优异性能。应用时,施工方便、价格便宜,是一种新型工业保温材料。近年来,玻璃棉及其制品的生产随着我国社会主义建设事业的飞跃发展,产品质量不断提高,品种不断增多(有玻璃棉毡、缝毡、贴面层缝毡、管壳和棉板等等),已广泛地被应用到石油、化工、交通运输、车船制造、机械制造、工业建设等方面。

  3.无机纳米保温材料(例如复合硅酸盐保温材料等)研究重点应放在减少生产过程中能源的消耗、限制灰尘和纤维的排放、减少黏结剂的用量。有机保纳米温材料(例如聚苯乙烯泡沫保温材料、聚氨酯泡沫等)研究重点应放在找出更合适的发泡剂以代替F11;改进材料的阻燃性能和降低材料的生产成本。