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三大因素促成纳米微孔超级绝热材料获得超级绝热性能

发表时间：2022-03-28  阅读次数：1156
纳米微孔隔热材料是一种直径在数十纳米的 SiO2 颗粒，配合红外遮光剂和纤维等成分，经过一系列物 理和化学反应得到的新型材料。其内部含有大量纳米级微孔。它具有极低的导热系数，隔热性能是传统材料(陶瓷纤维，硅酸钙，岩棉等)的3 ～ 4 倍，导热系数在高温段上升很小，高达 1000 ℃的耐温。为了使纳米微孔绝热材料具有良好的机械加工性，同时也为了增加材料的强度，纳米微孔材料中添加了相应比例的纤维增强物及粘结剂。另一种很重要的因素是红外遮光剂，它是一种矿物氧化物粉末，可以使纳米微孔绝热材料有能力阻止红外线的运动。物体表面损失的热辐射与温度的四次方成正比，当温度在 100 ℃以上时，辐射会变为热传递的主要方式，并且会随着温度的进一步升高迅速增加。矿物氧化粉末的微小颗粒在纳米微孔材料中被均匀地分散，通过红外线在颗粒表面的折射来工作，为了实现效果优化，颗粒的尺寸接近红外线波长。

纳米孔超级绝热材料获得超级绝热性能的原因有三方面: ①材料内几乎所有的孔隙都在100 nm 以下，因而材料内部的反射界面和散射微粒增加，从而大幅度地降低了热辐射吸收能力，使材料具有优良的绝热性能;②材料内大部分(80%以上)的气孔尺寸都小于50 nm ，使材料处于近似真空的状态，空气中主要成分(氮气和氧气)的热运动平均自由程都在70 nm左右，当材料中的气孔直径小50 nm时，孔内的气体分子就失去了自由流动的能力，而相对地附着在孔壁上，这时材料所处的状态近似于真空状态，使材料无论是在高温还是常温下均有低于静止空气的导热系数;③材料具有很低的体积密度，低的体积密度能使材料内部气体 的体积较大，有利于提高材料的绝热性能。
微孔纳米隔热板
气凝胶材料隔热原理

材料隔热原理分析：

1、气凝胶材料具有高孔隙率、低导热系数等特性，从而在抑制热传导方面做到了极致。

2、50—60纳米的气凝胶孔隙使得空气分子无法自由流动，对流传热将会得到大大抑制。

3、一毫米厚的气凝胶材料就含有上万层的孔壁，而这些孔壁均可视为辐射的反射面和折射面。
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