Аерогель області застосування

Новини, что надходять з Сайти Вся будівельних матеріалів, що не перестають дівувати. З’являються новинки часом у много разів перевершують своих попередніків з базових експлуатаційними характеристиками. До таких можна Віднести аерогель, про Який недавно ще Взагалі ніхто Нічого толком не знав, а много хто НЕ чув и по сей день.

Аерогель - походження, характеристики і області!  ! застосування
Аерогель — походження, характеристики и области! Застосування

У зв’язку з Деяк дефіцітом информации, бачіться Розумна дати читачам нашого порталу певні Поняття про цею продукт СУЧАСНИХ нанотехнологій. Постараємося Розкрити его заявляються возможности в сферах термо- и гідроізоляції будівельних конструкцій.

Отже, розглядаємо аерогель — походження, характеристики и области! Застосування

Що таке аерогель?

походження аерогеля

Аерогель є Незвичайна матеріалом, что володіє унікальнімі властівостямі. Если віріті публікаціям, то Завдяк життя без унікальності ВІН в книгу рекордів Гіннеса за цілим 15-ти номінаціях!

Аерогель - майже невагома прозора субстанція, що нагадує природну серпанок.  Міцний, легкий і екологічно чистий матеріал є відміннім утеплювачем будівельних конструкцій та інженерних комунікацій.
Аерогель — почти невагома прозора субстанція, что нагадує природну серпанок. Міцний, легкий и екологічно чистий матеріал є відміннім утеплювачем будівельних конструкцій та інженерних комунікацій.

Його назва «aergelatus», що складається з двох словообразующих коренів, можна перевести як «заморожений повітря». Інша поширена назва — «заморожений дим». Дійсно, за зовнішнім виглядом, а також вазі, аерогель нагадує густу серпанок.

Історія створення цього продукту є досить неоднозначною і оригінальна, так само, як і сам матеріал. Справа в тому, що він був отриманий в лабораторних умовах вже досить давно (вже скоро, як 100 років — в 1931 році), і що цікаво — багато в чому випадково. Це виявився, можна сказати, побічний продукт при кристалізації в супернасищенних і суперкритичних рідинах при проведенні лабораторних досліджень американським ученим Семюелем Кислер. В результаті заміни води в звичайному гелі на метанол і його подальшого нагріву до температури до 240 градусів при високому тиску, спирт зі складу розсіювався, але піна, що утворилася не ставала менше в обсязі. В результаті вийшов дрібнопористий, легкий і майже прозорий матеріал — аерогель.

Практичного застосування в ті роки цієї нової структури знайдено не було, як і доступною технології для його синтезу в скільки-небудь серйозних масштабах. Все це прийшло пізніше, ближче до кінця століття, коли було налагоджено виробництво аерогеля і його корисне використання, перш за все — в якості дуже ефективного термоізоляційного матеріалу.

особливості матеріалу

Унікальність матеріалу полягає в повній відсутності в його складі якої б то не було рідкої фази, яка в процесі виробництва вся повністю переходить в газоподібний стан. В результаті аерогель, що представляє собою унікальну молекулярну решітку з порами розміром усього близько 2 мкм, практично на 99,8% складається з повітря, повністю знерухомлених. Завдяки цьому фактору аерогель володіє дуже низькою щільністю, за параметрами перевершує тільки щільність повітря і всього в півтора рази. У той же час матеріал має високу міцність, яка дозволяє йому витримати навантаження, що перевищує його власну вагу в 2000 разів. Наприклад, блок аерогеля, масою всього 2,4 грама, здатний витримати вагове навантаження цегли в 2,5 кг.

Ну а де обездвиженность газів — там і особливі термоізоляційні якості. І що цікаво — опір теплопередачі аерогеля — навіть вище, ніж у повністю нерухомою повітряного прошарку. Просто з тієї причини, що пори матеріалу не залишають жодної свободи руху молекулам, що становить повітря. Тобто тут нерухомість розглядається буквально на молекулярному рівні.

Структура аерогеля під потужного мікроскопом - з різнім рівнем Збільшення.
Структура аерогеля під потужним мікроскопом — з різним рівнем збільшення.

При виготовленні цього матеріалу в промислових умовах, гелеобразная субстанція проходить полімеризацію, після чого на виході виходить речовина желеподібної форми. Далі з цього «желе» повинна бути повністю вилучена вода — процес суперкритичного висихання проводиться в спеціальному автоклаві при впливі високого тиску і температури, за участю в цьому процесі вуглекислого скрапленого газу.

Початок промислового використання аерогеля — за компанією «Monsanto», яка освоїла випуск термоізоляційних матеріалів. Втім, виробництво проіснувало не настільки довго і було згорнуто просто через його дорожнечу. Але вже в 90-х же роках аерогелі стали знову застосовуватися, але вже в космічній галузі. Поступово цей матеріал «просочився» і в сферу промислового будівництва, де використовувався на самих відгалужених ділянках, наприклад, для термоізоляції технологічних трубопроводів і резервуарів.

Технологічні трубопроводи з термоізоляцією з полотна з аерогелем.
Технологічні трубопроводи з термоізоляцією з полотна з аерогелем.

У 2007 році в США хіміками були розроблені і пройшли презентацію аерогелі, до складу яких входить платина. Ці матеріали призначені для створення ефективних сорбційних фільтрів, що дозволяють проводити очищення води від свинцю, ртуті та інших небезпечних для людини важких металів.

Один Із перспективних напрямків розвитку аерогелевіх технологій - створення фільтрів для очищення океанів планети від забруднення.
Один із перспективних напрямів розвитку аерогелевих технологій — створення фільтрів для очищення океанів планети від забруднень.

Правда, виготовлення цього матеріалу в промислових масштабах — поки ще занадто дороге через необхідність використання дорогоцінного металу. Тому йдуть лабораторні роботи з пошуку більш доступного за вартістю аналога платині, який надасть можливість масового виробництва фільтрів. Це, як сподіваються розробники, дозволить в майбутньому проводити очищення водойм планети від різних хімічних забруднень.

Доповнить загальні відомості про аерогелі уривок з науково-популярного фільму пізнавального телеканалу «Disсоvery»:

Відео: Що ж таке аерогель, і чим пояснюються його унікальні властивості?

різновиди аерогелей

Не слід думати, що аерогель — це дійсно гелеобразная субстанція, наприклад, типу фарби, яку потрібно наносити за допомогою пензля. Ні звичайно. Його слід розглядати, як одне з найлегших з існуючих твердих речовин. Крім того, для практичного застосування аерогеля його навчилися поєднувати з керамічними, карбоновими, скловолоконними і іншими основами, що спрощує використання унікальних якостей цього матеріалу.

Сьогодні існує кілька різновидів аерогелевих матеріалів, які широко використовуються в різних областях і для різних цілей:

Це лише деякі форми виготовлення аерогелевіх матеріалів
Це лише деякі форми виготовлення аерогелевих матеріалів
  • Кварцові аерогелі мають надзвичайно низькою щільністю, лише трохи поступаючись в цьому питанні абсолютним рекордсменів — аерографітам і аерографенам. В середньому їх щільність становить всього 1,9 кг / м³, що менше щільності води майже в 500 разів, і лише у півтора рази більша за густину повітря.

Подібний тип аерогелевих матеріалів має властивість пропускати сонячне світло, однак, в той же час поглинати теплове випромінювання. Завдяки цій характеристиці, а також надзвичайно низькому коефіцієнту теплопровідності, що становить у вироблених серійно кварцових аерогелей порядку 0,016 ÷ 0,018 Вт / (м × К), тобто менше, ніж у повітря (близько 0,024). Вони використовуються в якості теплоізоляційних і теплоудержуючою матеріалів в області будівництва. Температура плавлення цих аерогелей становить 1200 градусів. Матеріал товщиною всього в 25 мм здатний надійно захистити руку від відкритого вогню паяльної лампи.

кварцовий аерогель
кварцовий аерогель
  • Вуглецеві аерогелі, що складаються з наночастинок, які ковалентно пов’язані між собою, відрізняються своєю електропровідністю. Тому їх, крім термоізоляційних функцій, часто застосовують в якості електродів в конденсаторах — за рахунок величезної площі внутрішньої поверхні можна досягати і величезних показників електричної ємності. Крім того, подібні матеріали здатні відображати лише близько 0,3% потрапляє на них випромінювання, тому їх широко застосовують в якості поглиначів сонячного світла.
  • Кремнеземне аерогелі найчастіше застосовуються в якості каталізаторів в відповідальних технологічних процесах.

Виражені гідності матеріалів на основі аерогелю

Загальні переваги аерогелевих матеріалів можна описати таким чином:

  • Екологічна безпека. Матеріали містять ніяких шкідливих для навколишнього середовища речовин, тому застосовуються в будь-яких умовах, в тому числі — всередині житлових і громадських приміщень будь-якого призначення, без жодних винятків.

  • Вогнестійкість. Полотна і рідкі склади з включенням аерогеля відносяться до негорючих матеріалів — клас НГ. Тому відмінно підходять для теплоізоляції технологічних трубопроводів, що перекачує високотемпературні речовини або вогненебезпечні склади, а також різного устаткування, що вимагає підвищеної захисту від впливу відкритого вогню та високих температур.
  • Виражено мала щільність. У зв’язку з тим, що аерогель складається на 98% з повітря, матеріал, виготовлений на його основі, не ускладнює утеплять конструкцію, а значить, не збільшує навантаження на несучу основу.
Матеріали вбірають води и відводять волога, если вона потрапляє під утеплювач
Матеріали вбирають води і відводять вологу, якщо вона потрапляє під утеплювач
  • Гідрофобність. Структурна будова відкритих осередків, сприяє швидкому випаровуванню вологи, якщо вона раптом потрапила під шар утеплювача. Таким чином, аерогелевие полотна здатні забезпечити трубопроводах і іншим металевим поверхням не тільки утеплення, але і ефективний захист від виникнення корозії. Крім того, матеріали на основі аерогелю мають виражено вологовідштовхувальними здібностями, навіть в умовах дуже високих температур.
  • Вкрай низька теплопровідність. Аерогелевие композитні утеплювачі мають найнижчу теплопровідність з усіх відомих нині ізоляторів, тому є оптимальним варіантом для будь-яких конструкцій з яких би то не було матеріалів.
  • Простота монтажних робіт. Легкість і невелика необхідна товщина матеріалу забезпечує просте закріплення його на будь-яких поверхонь. Полотна і плити фіксуються за допомогою клеїв, використовуваних для монтажу інших утеплювачів.

Пропоновані аерогелевие матеріали і їх застосування

На ринок аерогелевие матеріали поставляє кілька виробників, наприклад, китайська компанія «Joda», яка займається виробництво інноваційних композитних матеріалів утеплювачів з 1995 року.

В даний час пропонуються наступні продукти на основі аерогелю:

  • панелі на основі кремеземного аерогеля;
  • нетканий матеріал для термоізоляції різних поверхонь — на основі кварцових аерогелей;
  • вогнестійкий теплоізоляційний порошок кремеземного аерогеля;
  • скло на основі аерогелю;
  • теплоізоляційний нетканий матеріал на основі вуглецевого волокна.

Далі будуть представлені деякі з найбільш затребуваних матеріалів, вироблених на основі аерогелю.

Аерогелевий порошок і фарба

Порошок може мати різні за розміром фракції частинок, найбільш затребуваним варіантом є 20 мкм, що характеризується коефіцієнтом теплопровідності 0,017-0,022 Вт / (м × К).

Кремеземній аерогелевій порошок
Кремеземний аерогелевий порошок

Порошок аерогеля використовується для виготовлення гідро-і термоізоляційних складів з тими чи іншими сполучними. Для отримання бажаного ефекту на поверхню слід нанести один тонкий шар подібної ізоляції.

Пропонується в товарний асортимент і вже готовий склад для нанесення на поверхні — водна суспензія з латексним сполучною.

Ізоляційній аерогелевій фарбувально склад
Ізоляційний аерогелевий фарбувальний склад

Склад застосовується для ізоляції гіпсокартону, бетонних і поліуретанових поверхонь. Покриття створює досить міцний шар, який здатний:

  • захистити поверхню від вогню (клас горючості НГ);
  • надати вологовідштовхувальні властивості;
  • підвищити термічний опір конструкції — теплопровідність матеріалу становить ≤ 0,02 Вт / (м × К);

Склад, маючи гарну адгезію, легко наноситься на поверхню, протягом довгого часу не та є екологічно чистим матеріалом.

Технологічна, протипожежна і будівельна термоізоляція в полотнах і матах

Аерогелевие неткані матеріали використовуються для теплоізоляції різного технологічного устаткування, трубопроводів, інших відповідальних конструкцій. Ефективність такої термоізоляції унікальна, завдяки рекордно низьку теплопровідність, легкості, достатньої міцності і зносостійкості, повній відсутності вологопоглинання.

Для подібних цілей використовуються полотна з композитних матеріалів, тобто до їх складу, крім аерогеля, входять волокна різного походження.

До складу композитного утеплювача для зовнішніх робіт може бути додано скловолокно, що застосовуються у виробництві мінеральної вати. Широко використовуються керамічні або вуглецево-карболової волокна,

Полотна виробляються різної товщини, що становить — від 2 до 12 мм. Такого діапазону вважається цілком достатньо, щоб захистити досягти необхідного ефекту термоізоляції.

Технічні характеристики полотен для зовнішнього утеплення виглядають наступним чином:

Цілком можна використовувати матеріали з аерогелей і для утеплення будівельних конструкцій в житлових будинках. Питання лише в ціні.

Аерогелевие полотна, що використовуються, наприклад, для внутрішнього утеплення мають гидрофобностью, складовою 99%. Тому, висока вологість навколишнього середовища не знизить теплоізоляційні якості матеріалу. Враховуючи ще й те, що утеплювач не містить органічних складових, він непривабливий для гризунів і комах, а також не є сприятливим середовищем для жодних форм життя.

ФОЛЬГОВАНИХ аерогелевій утеплювач
Фольгований аерогелевий утеплювач

Для внутрішнього использование в условиях підвіщеної вологості добро підійде ФОЛЬГОВАНИХ варіант утеплювача на основе аерогелю.

До Перевага аерогелевіх матеріалів для утеплення Всередині приміщення можна Віднести следующие якості:

  • Міцність полотен.
  • Гідрофобність.
  • Тривалий термін служби.
  • Невелика товщина допоможе зберегти площу внутрішнього простору приміщень.
  • Матеріал непогано справляється і з функцією шумоізоляції.
Полотна легко вітрімують прямий Вплив відкритого вогню
Полотна легко витримують прямий вплив відкритого вогню
  • Негорючість, матеріал відноситься до класу НГ, відмінна вогнестійкість — матеріал може протистояти поширенню відкритого полум’я.
  • Екологічна чистота матеріалу. Він не містить токсичних речовин і не має ніякого запаху.
Для наклеювання теплоізоляційного матеріалу на стіні застосовується такий же клей, як и для других утеплювачів
Для наклеювання теплоізоляційного матеріалу на стіни застосовується такий же клей, як і для інших утеплювачів
  • Легкість полотен. На ілюстрації добре видно, що майстер, утримуючи рулон однією рукою, самостійно без будь-яких зусиль виробляє приклеювання матеріалу до стіни.
  • Матеріал має діелектричні здібностями, тобто не накопичують статичної електрики.

Як приклад аерогелевих полотен, які використовуються в тому числі і для утеплення житлових приміщень, можна привести мати «EVERGEL» польського виробництва.

Аерогелевій мат «EVERGEL», Який может застосовуватіся в тому чіслі и для утеплення в житловому будівництві.
Аерогелевий мат «EVERGEL», який може застосовуватися в тому числі і для утеплення в житловому будівництві.

Основні технічні та експлуатаційні характеристики цього матеріалу показані в таблиці:

А якої товщини утеплення аерогелевим матом буде досить?

Просто в якості бонусу пропонуємо прикинути, який лощини утеплювального шару на основі аерогелю буде досить для повноцінної теплоізоляції, припустимо, зовнішньої стіни будинку. і порівняти це значення з товщиною утеплення з інших популярних матеріалів.

Отже, матеріали на основі аерогелю цілком можна назвати універсальними. Вони, до речі, можуть мати різну щільність і товщину, тому їх застосування постійно шириться. Так, їх в даний час використовують не тільки в сфері промислового та житлового будівництва, мікроелектроніки, космічної галузі та різних технологічних процесах, а й навіть в якості утеплювача для зимового одягу.

Таким чином, аерогель, винайдення понад вісімдесят років тому, ставши матеріалом XXI століття. Йому пророкують Великі перспективи, так як Унікальні характеристики відкрівають все Нові сфери для його! ! Застосування.

Ми сподіваємося, що ця інформація буде вам корисною.І не забувайте відвідувати наш сайт! ©-7588.com.ua.

2030 переглядів

Leave a Reply

Войти с помощью: 

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *