Airgel on poorne materjal, millel on nanoskaala struktuur. Seda tuntakse tahkete ainete suitsuna oma ülihea ja ultra isoleerivate omaduste tõttu. Viimastel aastatel on ülitõhusa energiasäästliku tehnoloogia väljatöötamine Airgeli rakendamine lennunduses, soojustuses, tööstuslikes torustikes ja muude põldude abil järk-järgult laienenud. Kuid uut tüüpi kõrgjõudlusega materjalina seisab Airgel silmitsi ka hinna ja praktilisuse väljakutsetega. Selles artiklis analüüsitakse süstemaatiliselt Airgeli materjalide peamisi eeliseid ja puudusi, et aidata lugejatel seda tulevast materjali täielikult mõista.
Sisu
1.1 Suurepärane soojusisolatsiooni jõudlus
1.2 Kerge, tõhus ja hõlpsasti paigaldatav
1,3 Suurepärane veekindel jõudlus
1.4 Leegi aeglustumine ja tugev ohutus
1,5 Vastupidavus ja keskkonnakaitse
1.1 Suurepärane soojusisolatsiooni jõudlus
Airgel omab ainulaadse nanopoorse struktuuri tõttu äärmiselt madalat soojusjuhtivust ja see on üks tahkeid materjale, millel on kõige tuntumaid soojusisolatsiooni omadusi. Võttes näitena ränidioksiidi õhugeel, on selle sisemine poorsus koguni üle 90%ja nanoskaala poorid pärsib tõhusalt gaasimolekulide ja gaasi tahke soojusjuhtivuse termilist liikumist ning see suudab siiski säilitada suurepärast soojus isolatsiooni isegi kõrge temperatuuriga keskkonnas üle 650 kraadi. Seevastu traditsiooniliste isolatsioonimaterjalide soojusjuhtivus suureneb kõrgel temperatuuril märkimisväärselt ja Airgeli stabiilsus teeb sellest esimese valiku äärmuslike töötingimuste, näiteks naftakeemia ja kosmose jaoks. Näiteks torujuhtme isolatsioonirakendustes võib Airgel soojuskadu märkimisväärselt vähendada ja energiasäästlikku tõhusust suurendada enam kui 30%, vältides samal ajal kõrge temperatuuriga pindade töötajate põletuste riski.
1.2 Kerge, tõhus ja hõlpsasti paigaldatav
Airgel on ainult 1\/5 kuni 1\/3 traditsiooniliste materjalide paksusest, kuid see võib pakkuda sama või veelgi paremat soojuisolatsiooniefekti, säästes märkimisväärselt paigaldusruumi ja sobib eriti piiratud ruumiga kohtadega, näiteks laevakabiinid või keemiliste taimede tihedate torustiku jaoks. Selle paindlikkus võimaldab keerulise kujuga seadmeid otse mähkida ilma kohandatud vormide vajaduseta. Pärast lõikamist saab selle fikseerida kattumise või sidumisega, mis parandab ehituse tõhusust enam kui 50%. Lisaks vähendavad kerged ja õhukesed omadused tugikoormust ja vähendavad konstruktsiooni tugevdamise kulusid. Traditsioonilised materjalid on nende suure paksuse tõttu soojussilla mõjudele altid, samal ajal kui Airgeli pidev katvus võib soojusjuhtivuse tee tõhusalt blokeerida. Näiteks võib välisseina rakenduste ehitamisel vältida külmade ja kuumade sildade põhjustatud kondenseerumist ja energiakadu.
1,3 Suurepärane veekindel jõudlus
Airgeli on töödeldud hüdrofoobse modifikatsiooniga, hüdrofoobse kiirusega üle 98%, veelanguse kontaktnurga üle 150 kraadi ja peaaegu niiskuse imendumiseta. See funktsioon muudab selle silmapaistvaks niiskes või vabas õhus keskkonnas, vältides traditsiooniliste materjalide soojusjuhtivuse hüppeliselt pärast vee imamist. Võttes näitena naftatorustikke, võib Airgel pikka aega vastu vihma ja kondensatsioonivee erosioonile, vältida isolatsioonikihi all olevaid korrosiooni ja pikendada seadmete eluiga enam kui 20 aastani. Seevastu kaljuvilla soojusisolatsiooni jõudlus väheneb pärast vee neelamist 80% ja hallitust on lihtne aretada. Airgeli suletud rakuline struktuur välistab ka vee läbitungimisest põhjustatud külmakahjustused ja sobib stseenide jaoks nagu madala temperatuuriga mahutid.
AirGel on anorgaaniline mittemetalliline materjal, millel on leegi aeglustuva aste. See ei vabasta tulega kokkupuutel mürgist suitsu ja selle hapniku indeks ületab 60%, mis on palju suurem kui orgaaniliste isolatsioonimaterjalide, näiteks polüuretaan. Tulekahjus saab Airgel leekide levikut tõhusalt aeglustada ning evakueerimiseks ja päästmiseks aega osta. Näiteks kiirete raudteevankrite või elektriruumide korral talub Airgeli isolatsioonikiht lühiajalist kõrget temperatuuri 1000 kraadi, et kaitsta tuumaseadmeid kahjustuste eest. Lisaks vastavad selle madala suitsu omadused rangetele standarditele nagu EL EN13501, vältides sekundaarseid ohte, ja sobib eriti eriti kõrge tulekaitsevajadusega kohtadele, näiteks tunnelid ja kõrghooned.
1,5 Vastupidavus ja keskkonnakaitse
Airgel koosneb peamiselt anorgaanilistest komponentidest nagu ränidioksiid ja sellel on tugev vananemiskindlus. Sellel on stabiilne struktuur vahemikus {{{0}} kraadi kuni 650 kraadi, survetugevus 0. 2-0. 5 MPa ja 20-30 aastate kasutusaega, mis on sama mis varustus. Selle keskkonnasõbralikkus kajastub kahes aspektis: esiteks ei sisalda see kahjulikke aineid nagu asbest ja lenduvad ühendid ning tootmis- ja kasutamisprotsessid on reostusvabad; Teiseks saab seda ringlusse võtta ja uuesti kasutada ning seda saab purustada ning pärast visata ära visata isolatsiooni läga. Võrreldes traditsiooniliste materjalidega on kivivilla pärast äraviskamist raske lagundada ja Airgeli madala süsinikusisaldusega omadused on kooskõlas süsiniku neutraalsuse globaalse suundumusega. Näiteks saab Airgel oma jätkusuutlikkuse eest lisapunkte.
Kuigi Airgel toimib soojusisolatsiooni, tuletõrje ennetamise ja niiskusekindluse osas hästi, on selle kõrge hind selle laialdase kasutamise peamine takistus. Tänu keerulisele tootmisprotsessile ja kõrgete toorainete kulude tõttu on Airgeli praegune hind palju suurem kui traditsiooniliste isolatsioonimaterjalide, näiteks klaasivilla, kivivilla või polüuretaanvahtu. See raskendab kulutundlike projektide reklaamimist ja sobib ainult tipptasemel või eriti suure jõudlusega stsenaariumide jaoks, näiteks lennundus-, sõjatööstuses, naftakeemia ja muudes valdkondades.
Lisaks on Airgelil kasutamise ajal teatud tolmulanguse probleeme. Selle materiaalne struktuur on habras ja töötlemise või paigaldamise ajal on seda lihtne tolmu tekitada, mis on eriti ebasoodne puhtates ruumides või keskkondades, mis nõuab suurt puhtust. Tolmu mõju operaatoritele ja seadmetele tuleb Airgel tavaliselt katta, mis suurendab ehituse keerukust ja lisakulusid, ning piirab ka selle otsest kasutamist mõnes valdkonnas.
Kokkuvõtlikult võib öelda, et AirGel on tipptasemel kõrge jõudlusega soojusisolatsioonimaterjal, mis on muutumas oluliseks valikuks tööstuslikes ja tipptasemel ehitusväljades tänu suurepärasele soojusiolatsioonile, tulekindlusele, niiskuskindlusele ja keskkonnakaitseomadustele. Ehkki selle kõrged kulu- ja tolmuprobleemid on endiselt peamised tegurid, mis piiravad selle laialdast rakendust, koos tootmistehnoloogia pideva täiustamise ja suuremahulise arenguga, on Airgeli rakenduste väljavaated endiselt laiad. Tulevikus eeldatakse, et Airgel mängib kriitilisemat rolli rohelise energia säilitamise ja materiaalse uuendamise saavutamisel.