低维纳米绝热板的隔热原理

2.1绝热板的组成结构

低维纳米绝热板主要由超细的二氧化硅颗粒、及系列辅料经过特殊处理、混合压制的。

一般来说，低维纳米绝热板的气孔孔隙小于100nm，这属于纳米材料的研究范围；同时，材料的体积密度适当，会使导热系数保持较低值；构成低维纳米绝热板的是超细二氧化硅颗粒，这种微小颗粒的尺寸范围是5~25nm，具有超低导热系数，其独特的无定形结构使其成为低维纳米绝热板的核心部分。

由于纳米尺寸的孔隙度范围很小，这就决定了气体分子会失去自由流动或者相互碰撞的能力，很大程度上控制了气体对流，使空气分子间的对流换热基本停止。

根据分子运动及碰撞理论，气体热量的传递主要通过高温侧的高速运动分子向低温侧的低速运动分子相互碰撞完成。由于低维纳米绝热板的孔隙度都在纳米级别，这些气孔大部分都小于气体分子的平均自由程，这样，气体分子将只能与气孔壁发生弹性碰撞而无法参与热传递。同时，对于固体热传导来说，这种纳米级的孔隙只能允许热流在分子接触点方向上进行传导。然而，二氧化硅超低的导热系数和由大量气孔造成的分子接触点的排布程度决定了这种导热方式基本被阻断。

2.2绝热板的参数与性能

传统上，硅酸钙板是高效的超轻质绝热材料。但与低维纳米绝热板相比，硅酸钙板的导热系数远远高于低维纳米的导热系数，硅酸钙板随着温度的升高，导热系数的变化很大。而低维纳米绝热板的导热系数不随温度升高而明显升高。

低维纳米绝热板的导热系数与硅酸钙板相比有明显优势见图1，低维纳米绝热板的导热性能在各温度区间都有上佳表现。而且，使用温度越高这种优势越明显，在800℃时，低维纳米绝热板导热系数不到硅酸钙板的五分之一。