Uz kontinuirani napredak znanosti o materijalima, Airgel se postupno proširio s vrhunskih polja poput zrakoplovne i vojne industrije do svakodnevnih civilnih područja zbog svoje izuzetno niske toplinske vodljivosti, ultra svjetlosti i izvrsnih performansi topline i zvučne izolacije. S postupnim smanjenjem troškova proizvodnje i kontinuiranom optimizacijom procesa, materijali zrakoplovnih materijala naširoko se koriste u mnogim civilnim scenarijima kao što su izgradnja izolacije, zaštita od hladnoće odjeće, izolacija kućnih uređaja, zaštita od požara itd., Pokazuje ogromni tržišni potencijal i izglede za primjenu. Ovaj će se članak usredotočiti na nekoliko materijala Airgel koji se široko koriste u civilnom polju i istražiti njihove prednosti izvedbe i praktične slučajeve primjene.
Sadržaj
2. osnovni scenariji civilne prijave
3. Proces industrijalizacije i izazovi
Airgel je ultra lagana čvrsta materijala s nanoporoznom strukturom. Zbog svoje izuzetno visoke poroznosti i posebne mikrostrukture pokazuje mnoga jedinstvena svojstva. Njegova toplinska vodljivost je niska kao 0. 013-0. 025 w\/m · k, što je jedna od krutih tvari s najmanjim toplinskom vodljivošću trenutno i ima izvrstan toplinski izolacijski učinak. Istodobno, gustoća zračnog pogona je izuzetno niska, do 3 kg\/m³, što je gotovo lakše od zraka. Osim toga, moderni materijali za zrakoplovne također imaju dobru hidrofobnost i stabilnost, a još uvijek mogu održavati izvrsne performanse u različitim složenim okruženjima, što ga čini fokusom pozornosti u području funkcionalnih materijala.
Posljednjih godina, napredovanjem ciljeva "dvostrukog ugljika" i vodstvom politika zelenog i niskog ugljika, materijali Airgel postupno su se proširili s zrakoplovnih i vojnih polja na civilno tržište. Zahvaljujući smanjenju troškova koje je dovela do velike proizvodnje i optimizaciji temeljnih procesa poput nadkritičnog sušenja, proizvodna tehnologija Airgel postala je zrelija, a prag primjene kontinuirano je smanjen. Danas se Airgel sve više koristi u mnogim civilnim poljima kao što su izgradnja izolacije, izolacija kućanskih aparata, funkcionalna odjeća itd. I postala je važan novi materijal za promicanje očuvanja energije i smanjenja emisija i poboljšanje kvalitete života.
2. osnovni scenariji civilne prijave
1. Izgradnja uštede energije
Primjena Airgel -a u uštedi energije izgradnje oblikovala se, posebno u smislu toplinske izolacije i uštede konstrukcijske energije. U pogledu zidne i krovne izolacije, materijali za zračni pogon postupno zamjenjuju tradicionalne materijale poput kamene vune i poliuretana. Debljina se ne može smanjiti za više od 50% bez promjene performansi toplinske izolacije, već može i učinkovito smanjiti gubitak topline zgrade. Prema slučaju petrokemijske industrije, gubitak topline može se smanjiti za 34,6%. U primjeni prozora visoke učinkovitosti uštede energije, upotreba tehnologije Airgel stakla može postići dobru ravnotežu između optičke propusnosti i performansi toplinskog otpora, u velikoj mjeri smanjujući opterećenje klima uređaja. Istodobno, airgel se također koristi u izolacijskom sloju sustava grijanja poda. Postavljanjem tankih slojeva može se postići brže grijanje tla, a ukupna potrošnja energije može se smanjiti za do 30%, što poboljšava energetsku učinkovitost sustava grijanja poda.
2. Nova energetska vozila
U području novih energetskih vozila, materijali Airgel postali su važno rješenje za sigurnost elektroenergetskog sustava i optimizaciju performansi vozila zbog izvrsne toplinske stabilnosti i laganih karakteristika. Kad se primijeni na toplinsku zaštitu napajanja, Airgel može izdržati temperature veće od 800 stupnjeva, ispunjavajući nacionalni sigurnosni standard 5- minute toplinskog odlaganja u GB 38031-2020. Integriranje kompozitnih materijala Airgel u strukturu krova i okvira vrata može postići značajno lagano uz poboljšanje izdržljivosti vozila. Pored toga, Airgel se koristi i za unutarnju izolaciju gomile punjenja, učinkovito sprječavajući da se nakupljanje visoke temperature uzrokuje neuspjeh komponenti i poboljšava sigurnost i stabilnost sustava punjenja.
3. Vanjska oprema i funkcionalna odjeća
Lagane i učinkovite izolacijske prednosti airgela u vanjskoj opremi čine ga idealnim funkcionalnim materijalom za ekstremna okruženja. U profesionalnoj opremi kao što su odijela za polarne ekspedicije, sloj kompozitnog sloja airgela debljine 1 cm može postići izolacijski učinak tradicionalnih materijala debljine 5 cm, u velikoj mjeri smanjujući težinu odjeće i poboljšava udobnost nošenja. U pogledu odjeće za zaštitu od požara, Airgel ima izvrsne otpornosti na visoku temperaturu i retardirajuća svojstva plamena, koja vatrogascima može osigurati sigurniju zaštitu u okruženju s visokim temperaturama, učinkovito sprječavajući opekline toplinskog zračenja i ozljede toplinske provodljivosti.
4. Kućne i dnevne potrepštine
Airgel postupno ulazi u tisuće kućanstava i postaje važan materijal za uštedu energije u kućanstvu i poboljšanje sigurnosti. Na primjer, u hladnjacima i zamrzivačima, upotreba izolacijskih slojeva zračnog pogona može učinkovito smanjiti gubitak hladnoće, poboljšati učinkovitost izolacije i na taj način poboljšati razinu uštede energije proizvoda. U sustavima civilnog grijanja, materijali za zračni pogon također se široko koriste za izolaciju cijevi, što ne samo da može spriječiti zamrzavanje i pucanje cijevi za grijanje zimi, već i održavaju dobru toplinsku učinkovitost u tanjim uvjetima izolacije.
5. potencijalna polja u nastajanju
S kontinuiranim razvojem tehnologije Airgel, njegov potencijal primjene u novim poljima i dalje se širi. U pogledu raspršivanja topline elektroničke opreme, Airgel se koristi kao čipska stražnja ploča i toplinski provodljivi filmski materijali kako bi pomogli mobilnim telefonima, bilježnicama i drugim uređajima da postignu učinkovitiju kontrolu rasipanja topline. U smjeru transformacije vrhunske stambene i svemirske tehnologije, tehnologija izolacije Airgel dobivena iz svemirskih kapsula presađena je u zgrade vrhunskog razreda, pružajući rješenja za kontrolu toplinskog okruženja zrakoplovstva i za uštedu energije za rezidencije, što odražava razvojni trend „svemirske tehnologije koji poslužuju život ljudi“.
3. Proces industrijalizacije i izazovi
Iako Airgel ima značajne prednosti u učinku, njegova se industrijalizacija i dalje suočava s izazovima u troškovima, tehnologiji i standardima. Trenutno je cijena airgela još uvijek 3-5 puta od tradicionalnih toplinskih izolacijskih materijala, koji je postao jedna od glavnih prepreka primjeni velikih razmjera. Međutim, uz optimizaciju procesa i napredak velike proizvodnje, očekuje se da će troškovi u budućnosti pasti za više od 60%.
U smislu tehnologije, iako se očekuje da će postupak sušenja atmosferskog tlaka zamijeniti visoko cijenu nadkritično sušenje, stabilnost i dosljednost proizvoda i dalje treba poboljšati. Istodobno, sam Airgel je relativno krhki, a njegovu mehaničku čvrstoću treba poboljšati kompozitnom tehnologijom kako bi zadovoljio potrebe šireg raspona primjene.
Osim toga, u trenutnom građanskom području nedostaje sustavni industrijski standardi, posebno u pogledu izgradnje razine zaštite od požara i ispitivanja zaštite okoliša. Ne postoji objedinjeni standard. Uspostavljanje zvučnog standardnog sustava bit će ključna podrška za promicanje široke implementacije materijala Airgel.
Ukratko, industrijalizacija Airgela je u ubrzanoj fazi. Samo koordiniranjem kontrole troškova, tehnološki proboji i standardna konstrukcija mogu se uistinu ostvariti njegova raširena primjena na građanskom tržištu.
Uz kontinuirani rast globalne potražnje za uštedom energije i ekološki prihvatljivim materijalima, tržište Airgel ulazi u razdoblje brzog razvoja. Prema prognozama, do 2025. godine, očekuje se da će globalno tržište Airgela premašiti 3 milijarde USD, od čega će kineski tržišni udio premašiti 40%, postajući glavna snaga koja pokreće globalni rast. U budućnosti će Airgel utemeljen na biološkom stanju postati važan tehnički smjer. Novi materijali Airgel temeljeni na obnovljivim resursima kao što su celuloza i hitozan ne samo da imaju izvrsne performanse, već su i više u skladu s trendovima zaštite okoliša i trendovima održivog razvoja.
Istodobno, razne povoljne politike pružile su dobro tlo za široku primjenu Airgela. Fiskalne subvencije i standardi energetske učinkovitosti u području zelenih zgrada promovirali su visoko performanse izolacijski materijali kako bi zamijenili tradicionalne proizvode; U pogledu novih energetskih vozila, Airgel je postao važan materijal za toplinsko upravljanje napajačkim baterijama jer ispunjava nacionalne obvezne sigurnosne standarde. U cjelini, uz dvostruki pogon tehnološkog napretka i podrške politici, očekuje se da će Airgel ubrzati svoju popularizaciju u više civilnih scenarija i postati važan predstavnik nove generacije funkcionalnih materijala visokih performansi.
Airgel se kreće od "crne tehnologije u laboratoriju" do civilne upotrebe velikih razmjera, postižući razvoj skoka u području materijala. Svojom izvrsnom toplinskom izolacijom, laganim performansama zaštite okoliša, Airgel postaje strateški novi materijal koji podržava razvoj ključnih industrija poput zelenih zgrada i novih energetskih vozila, a od velikog je značaja za ostvarenje ciljeva i održivog razvoja "dualnog ugljika". U budućnosti, kako bi promovirao svoju punu provedbu, još uvijek je potrebno surađivati i inovirati među svim strankama u industriji, akademiji i istraživanju, usredotočiti se na kontrolu troškova i proboj u tehničkim uskim grlima, ubrzati izgradnju standardnog sustava i pomoći Airgelu uistinu ući u tisuće kućanstava i služiti zelenoj budućnosti.