隔熱材料
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-11-30
隔熱材料的視頻教程
新能源汽車電池/儲(chǔ)能熱管理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)階到高階-十大專題50個(gè)技術(shù)點(diǎn)掌握熱結(jié)構(gòu)建模核心能力
、隔熱保溫材料、支撐材料等進(jìn)行一一講解。
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隔熱材料的實(shí)例教程
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01
背景介紹
輕質(zhì)隔熱材料對(duì)于運(yùn)輸和儲(chǔ)存溫度敏感的物品、電子設(shè)備熱管理、優(yōu)化建筑物內(nèi)部的舒適性至關(guān)重要。常用的商業(yè)絕緣隔熱材料包括聚合物基隔熱泡沫，如膨脹聚苯乙烯(EPS)和膨脹聚乙烯(EPE)。諸如此類的塑料是造成碳排放的核心因素之一，占全球碳排放量的15%。因此，利用天然可生物降解的聚合物制造高度可持續(xù)和節(jié)能的材料可以最大限度地減少對(duì)化石燃料的依賴，并抑制人類活動(dòng)產(chǎn)生的溫室氣體排放。
木材是一種綠色環(huán)保的材料，具有可再生性和豐富的可用性，它的層狀結(jié)構(gòu)和定向纖維排列使其重量輕，具有各向異性機(jī)械強(qiáng)度?；谀静闹苽涞?em>隔熱材料，如透明木材和木材氣凝膠已得到了大量研究。為了最大限度地減少固體的貢獻(xiàn)并增強(qiáng)孔隙結(jié)構(gòu)的彎曲性，所有木質(zhì)素和部分半纖維素都通過化學(xué)處理從木材中去除，這減少了木材內(nèi)固體和氣體的傳導(dǎo)。
然而，化學(xué)預(yù)處理木質(zhì)素脫除策略能耗高，制造過程復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)效益低。在環(huán)境條件下，活細(xì)胞可以從有機(jī)或無機(jī)基質(zhì)中制造化學(xué)物質(zhì)、藥物和復(fù)雜分子。例如，活細(xì)胞可以在有機(jī)物中定植，產(chǎn)生具有特定功能的水塑、生物支架和細(xì)菌纖維素。真菌是一類生長在有機(jī)基質(zhì)上的活細(xì)胞，它分泌一系列酶，將纖維素等復(fù)雜成分分解成易于吸收的營養(yǎng)物質(zhì)分子。
真菌子實(shí)體和菌絲已被制成納米彈性材料，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)36.6 MPa，彈性模量可達(dá)8.0 GPa。但是，仍然需要物理和化學(xué)后處理方法。最近，通過直接將真菌定植在木質(zhì)纖維素材料上，開發(fā)了天然復(fù)合材料。菌絲通過在基質(zhì)顆粒之間建立穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并穿透細(xì)胞壁來調(diào)節(jié)基質(zhì)的自組裝，從而形成具有確定形狀和強(qiáng)度的多孔材料。因此，開發(fā)一種不經(jīng)化學(xué)處理而具有優(yōu)異機(jī)械性能的輕質(zhì)保溫菌絲復(fù)合材料是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。
展開 第一作者：張恩爽
通訊作者：張昊 研究員，李文靜 研究員
第一單位：航天特種材料及工藝技術(shù)研究所
DOI：10.1021/acsami.1c02501
在國家自然科學(xué)基金(52075510)的支持下，航天特種材料及工藝技術(shù)研究所張昊團(tuán)隊(duì)在耐高溫氣凝膠隔熱材料方面取得新進(jìn)展。在過去近10年時(shí)間里，該團(tuán)隊(duì)先后開發(fā)出耐650℃和耐1200℃氣凝膠為代表的高性能氣凝膠隔熱材料。本文中，作者針對(duì)航空航天領(lǐng)域?qū)Ω咝阅?、?400℃以上氣凝膠隔熱材料的使用需求，設(shè)計(jì)和制備了一種氧化鋁納米棒，并通過將氧化鋁納米棒與二氧化硅納米顆粒的組裝和退火過程，實(shí)現(xiàn)了耐1400℃氣凝膠材料的制備。一方面，納米棒一維單元克服了傳統(tǒng)珍珠項(xiàng)鏈狀氣凝膠骨架的弱點(diǎn)，克服高表面能帶來的燒結(jié)問題；另一方面，得益于納米棒的自支撐作用，熱處理過程使合適的硅鋁組分在高溫下生成了耐高溫的莫來石相，并保持三維網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)，最終使得該材料耐溫性突破了1400℃。相關(guān)研究成果以題為“Insulating and Robust Ceramic Nanorods Aerogels with High-Temperature Resistance over 1400 ℃”發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces上，論文第一作者為張恩爽博士，張昊研究員和李文靜研究員為論文的共同通訊作者。航天特種材料及工藝技術(shù)研究所為第一單位。
陶瓷氣凝膠具有耐高溫、抗氧化及熱導(dǎo)率低等特點(diǎn)，尤其是在極端條件下具有良好的隔熱性能。然而，大多數(shù)陶瓷氣凝膠是由氧化物陶瓷納米顆粒構(gòu)成的，在高溫(高于1200℃)下往往存在脆性和結(jié)構(gòu)坍塌的問題。
展開 為了緩解這種情況，有必要開發(fā)利用零能耗的隔熱材料。
目前，室內(nèi)熱舒適主要通過建造具有保溫性能的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。這些隔熱結(jié)構(gòu)通常采用低導(dǎo)熱系數(shù)的材料，可以減少建筑物外部和內(nèi)部之間的熱交換，或者采用高反射涂層，可以最大限度地減少從陽光中吸收的熱量進(jìn)入建筑物。礦棉、木纖維、玻璃纖維、多孔芳綸纖維和市售的膨脹隔熱泡沫等聚苯乙烯(EPS)和聚氨酯(PU)泡沫是用于保溫的常規(guī)材料。然而，它們的導(dǎo)熱系數(shù)高于空氣，從而限制了它們的應(yīng)用。
三維(3D)多孔氣凝膠由于其低密度和高孔隙率而被設(shè)想為潛在的絕緣材料。其中常用的是陶瓷基氣凝膠和聚合物基氣凝膠。另一方面，聚合物氣凝膠比硅基氣凝膠具有更高的延展性，但其導(dǎo)熱系數(shù)通常高于空氣。目前隔熱材料通常用于降低建筑物的能源消耗。大多數(shù)商用產(chǎn)品在白天的熱導(dǎo)率低，絕緣性能差，太陽光反射率和熱發(fā)射率小。在同一種材料中實(shí)現(xiàn)所有特性是非常具有挑戰(zhàn)性的。
02
成果掠影
近期，香港科技大學(xué)Jang-Kyo Kim聯(lián)合香港理工大學(xué)沈曦教授在隔熱氣凝膠材料方面的研究取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)采用單向冷凍鑄造技術(shù)制備了各向異性氮化硼納米片(BNNs)/聚乙烯醇復(fù)合氣凝膠。與傳統(tǒng)SiO2或Al2O3基氣凝膠中相互連接的各向同性納米顆粒形成的開孔結(jié)構(gòu)不同，二維BNNS可以將氣凝膠分隔成獨(dú)立的細(xì)胞，有效減少空氣傳導(dǎo)和對(duì)流，從而實(shí)現(xiàn)超低導(dǎo)熱。得益于BNNs排列的多孔結(jié)構(gòu)，具有最佳BNNS含量的復(fù)合氣凝膠在具有20.3 W/mK的超低導(dǎo)熱系數(shù)。此外，BNNS還具有高的折射率，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的SiO2(~1.47)和Al2O3(~1.77)納米粒子。
展開 近日，工業(yè)和信息化部、國務(wù)院國資委發(fā)布“關(guān)于印發(fā)前沿材料產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)發(fā)展指導(dǎo)目錄（第一批）的通知”，本批指導(dǎo)目錄收錄了15種前沿材料，其中高性能氣凝膠隔熱材料、石墨烯、液態(tài)金屬列入其中。
前沿材料代表新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向與趨勢(shì)，具有先導(dǎo)性、引領(lǐng)性和顛覆性，是構(gòu)建新的增長引擎的重要切入點(diǎn)。據(jù)了解，本次列入目錄材料是已有相應(yīng)研究成果，具備工程化產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，有望率先批量產(chǎn)業(yè)化的前沿材料。相關(guān)企業(yè)可以結(jié)合實(shí)際積極開展技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用探索和產(chǎn)業(yè)布局。
END
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展開 由此得出，隨著涂層厚度的增加，樹脂填充熱障涂層隔熱性能越明顯，其隔熱性能優(yōu)于氧化鋯熱障涂層，在樹脂填充熱障涂層厚度為2mm時(shí)具有較優(yōu)的隔熱能力。
3 結(jié)論
通過數(shù)值仿真和試驗(yàn)測(cè)試的方法研究了兩種不同涂層材料在不同涂層厚度下的耐高溫隔熱特性，由兩種熱障涂層的仿真結(jié)果可以得出如下結(jié)論：
（1）鋼板的最高溫度隨著隔熱涂層厚度的增加而降低，涂層隔熱能力隨著隔熱涂層厚度的增加而增加。
（2）隔熱特性和涂層材料的物理特性密切相關(guān)，熱導(dǎo)率越低，隔熱性能越明顯。鋼板最高溫度相對(duì)于無隔熱涂層時(shí)的溫差系數(shù)隨著厚度的增加而升高，涂層每增加 1mm，樹脂填充熱障涂層對(duì)隔熱性能的貢獻(xiàn)明顯優(yōu)于氧化鋯熱障涂層，前者具有較高的隔熱經(jīng)濟(jì)效益。
來源：《航空科學(xué)技術(shù)》作者：齊廣峰 張恒超 賀濤 付艷麗
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隔熱材料的最新內(nèi)容
從座椅面料、隔音隔熱材料、工程塑料等基礎(chǔ)材料，到車燈模具、保險(xiǎn)杠模具等核心模具，再到機(jī)器人自動(dòng)化設(shè)備、焊接設(shè)備、噴涂電鍍工藝等加工技術(shù)，全方位呈現(xiàn)汽車內(nèi)外飾生產(chǎn)全流程的創(chuàng)新解決方案，助力企業(yè)降本增效、提升產(chǎn)品競爭力，契合當(dāng)下綠色低碳、智能升級(jí)的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)。
余熱制冷與制熱技術(shù)
吸收式制冷機(jī)組（余熱驅(qū)動(dòng)）
余熱供暖系統(tǒng)（區(qū)域供暖、工業(yè)用熱）
余熱干燥設(shè)備（適用于化工、食品、建材等行業(yè)）
智能化與數(shù)字化解決方案
余熱資源監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)
4.智能控制系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)
大數(shù)據(jù)分析與 AI 優(yōu)化軟件（提升余熱利用效率）
5.其他創(chuàng)新技術(shù)
余熱制氫技術(shù)與裝備
二氧化碳捕集與利用（CCUS）結(jié)合余熱回收系統(tǒng)
新型隔熱保溫材料
</p><ul><li class="ql-align-justify"><strong>航空航天與國防</strong>：精準(zhǔn)測(cè)量隔熱涂層、隱身材料的熱性能，為飛行器熱管理和隱身技術(shù)提供核心數(shù)據(jù)支撐。</li><li class="ql-align-justify"><strong>新材料研發(fā)</strong>：助力評(píng)測(cè)防火材料、相變材料、超材料等的熱輻射特性，加速新材料的創(chuàng)新與應(yīng)用。
合金(半固態(tài)壓鑄件)；金剛石/銅、金剛石/鋁等復(fù)合材料，石墨/銅、石墨/鋁等復(fù)合材料，金屬基復(fù)合材料
導(dǎo)熱高分子：導(dǎo)熱塑料（PPS、PA6/PA66、PC、PP、PPA、LDPE、PEEK）、導(dǎo)熱絕緣塑料，導(dǎo)熱橡膠等
碳材料：石墨膜（PI膜）、碳納米管、碳纖維短纖、石墨烯導(dǎo)熱膜、金剛石材料等
相變材料（儲(chǔ)熱）：石蠟、脂肪醇、脂肪酸、烷烴基合金；熔鹽、鹽水合物、共晶混合物等
隔熱材料
搭載的165片氣凝膠隔熱材料具有行業(yè)頂級(jí)散熱和隔熱能力。
圖片來源：小米汽車官網(wǎng)
4. 涂料制備與檢測(cè)
在汽車制造業(yè)中，涂料不僅是車輛外觀的關(guān)鍵，更是保護(hù)車體、延長使用壽命的重要屏障。小米汽車以其豐富的色彩搭配深受年輕群體的喜愛。
CAE仿真技術(shù)可以幫助工程師了解涂料的生產(chǎn)流程和性能檢測(cè)，從而優(yōu)化涂料配方，提高汽車外觀的耐用性和美觀度。
（組委會(huì)）138（組委會(huì)）1821（組委會(huì)）9172（組委會(huì)）
展示范圍：
熱泵設(shè)備類：
1.多聯(lián)機(jī)、輻射空調(diào)；二氧化碳熱泵；泳池機(jī)；農(nóng)業(yè)熱泵烘干機(jī)、特種熱泵、蒸汽熱泵機(jī)；地?zé)峋O(shè)備等；壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、主機(jī)控制器、鈑金、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥等制冷配件；機(jī)床、鈑金折彎機(jī)等；
2.地暖系統(tǒng)、電伴熱、暖通自控系統(tǒng)、集中供熱設(shè)備、分布式供熱設(shè)備、水處理設(shè)備、水泵、閥門、各種新型管材、保溫、隔熱防腐材料
房間中的溫度顯然取決于房間本身、隔熱材料以及是否存在其他熱源。但是對(duì)于相同的電源輸入，加熱器發(fā)出的功率實(shí)際上與環(huán)境無關(guān)。聲功率和聲壓之間的關(guān)系相似。我們聽到的是聲壓，但這是由聲源發(fā)出的聲功率引起的。
我們用傳聲器聽到或測(cè)量的聲壓取決于與聲源的距離以及存在聲波的聲環(huán)境（或聲場），這又取決于房間的大小和表面的吸聲性。因此，通過測(cè)量聲壓，我們并不能夠量化機(jī)器發(fā)出的噪音。
氮化硼在電子工程，冶金及激光技術(shù)中的應(yīng)用11個(gè)月前
隔熱材料
氮化硼具有很好的隔熱性能，可以作為隔熱材料用于冶金工業(yè)。例如，在鋼鐵企業(yè)的連鑄連軋生產(chǎn)線中，氮化硼可以作為隔熱板、隔熱套等隔熱材料，有效地降低高溫鋼坯與空氣的熱量交換，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。此外，氮化硼還可以作為高溫爐子的隔熱材料，減少熱量損失和能源浪費(fèi)。
4. 加工工具
氮化硼具有優(yōu)異的耐磨性和潤滑性，可以作為加工工具用于冶金工業(yè)。
；隔音/隔熱/減震材料；膠粘劑、膠帶、襯墊、車用密封技術(shù)產(chǎn)品、緊固方案；橡塑材料與制品、工程塑料、改性塑料；聚氨酯材料、發(fā)泡材料、復(fù)合材料、高分子材料、ABS板材、吸塑產(chǎn)品等各類汽車內(nèi)外飾生產(chǎn)加工所應(yīng)用材料；
內(nèi)外飾原料及化工產(chǎn)品：塑料、聚氨酯、彈性體、膠黏劑、熱熔膠、脫模劑、油墨、涂料、樹脂、色母、粒子、助劑、各類內(nèi)飾用化工產(chǎn)品、原料、加工技術(shù)設(shè)備等；
內(nèi)外飾加工技術(shù)及設(shè)備
多孔介質(zhì)中的自然對(duì)流和傳熱研究在地?zé)嵯到y(tǒng)、隔熱材料、食品加工以及化學(xué)反應(yīng)器設(shè)計(jì)等領(lǐng)域具有重要意義。本文介紹了一種基于COMSOL Multiphysics軟件建立多孔介質(zhì)幾何模型并模擬其內(nèi)部自然對(duì)流與傳熱過程的方法。
