S nepřetržitým vývojem materiálových věd se Airgel postupně rozšiřoval z špičkových polí, jako je letecký a vojenský průmysl, na každodenní civilní pole kvůli jeho extrémně nízké tepelné vodivosti, ultralehké hmotnosti a vynikající výkon tepla a zvuku. S postupným snížením výrobních nákladů a nepřetržitým optimalizací procesů se materiály aerogel široce používají v mnoha civilních scénářích, jako je izolace budování, ochrana zachlazení oděvů, izolace domácích zařízení, ochrana proti požáru atd., Které ukazují obrovský tržní potenciál a vyhlídky na aplikaci. Tento článek se zaměří na několik materiálů airgelů, které se široce používají v civilním oboru, a prozkoumá jejich výhody a praktické případy aplikací.
Obsah
2. základní scénáře civilních aplikací
3. proces industrializace a výzvy
Airgel je ultralehký pevný materiál s nanoporézní strukturou. Díky své extrémně vysoké porozitě a speciální mikrostruktuře vykazuje mnoho jedinečných vlastností. Jeho tepelná vodivost je stejně nízká jako 0. 013-0. 025 W\/M · K, což je jedna z pevných látek s nejnižší tepelnou vodivostí v současnosti a má vynikající tepelnou izolační účinek. Současně je hustota airgel extrémně nízká, až 3 kg\/m³, což je téměř lehčí než vzduch. Kromě toho mají moderní materiály airgel také dobrou hydrofobicitu a stabilitu a stále si mohou udržovat vynikající výkon v různých komplexních prostředích, což je zaměření pozornosti v oblasti funkčních materiálů.
V posledních letech se s rozvojem cílů „duálního uhlíku“ a vedením zelených a nízkohlíkových politik postupně rozšiřovaly z leteckého a vojenského oboru na civilní trh. Díky snížení nákladů způsobených rozsáhlým výrobou a optimalizací základních procesů, jako je superkritické sušení, se výrobní technologie Airgel stala zralejší a prahová hodnota aplikace byla neustále snižována. Dnes se Airgel stále více používá v mnoha civilních oborech, jako je budování izolace, izolace domácích zařízení, funkční oděv atd., A stal se důležitým novým materiálem pro podporu úspory energie a snižování emisí a zlepšení kvality života.
2. základní scénáře civilních aplikací
1. Úspora energie v budově
Aplikace airgel při úsporách energie v oblasti budování energie se formovala, zejména pokud jde o tepelnou izolaci a úsporu strukturální energie. Pokud jde o izolaci stěny a střechy, materiály airgel postupně nahrazují tradiční materiály, jako je skalní vlna a polyuretan. Tloušťka může být nejen snížena o více než 50% bez změny výkon tepelné izolace, ale může také účinně snížit tepelné ztráty budovy. Podle případu petrochemického průmyslu lze tepelné ztráty snížit o 34,6%. Při aplikaci vysoce účinných energeticky úsporných oken může použití technologie Airgel Glass Interlayer dosáhnout dobré rovnováhy mezi optickou propustností a výkonem tepelné odolnosti, což výrazně snižuje zatížení klimatizace. Současně se airgel používá také v izolační vrstvě systému vytápění podlahy. Položením tenkých vrstev lze dosáhnout rychlejšího vytápění země a celkové spotřeby energie lze snížit až o 30%, což zlepšuje energetickou účinnost systému vytápění podlahy.
2. nová energetická vozidla
V oblasti nových energetických vozidel se materiály aerogel staly důležitým řešením pro bezpečnost energetického systému a optimalizaci výkonu vozidla díky jejich vynikající tepelné stabilitě a lehkých charakteristikách. Při aplikaci na tepelnou ochranu napájecích baterií vydrží Airgel vydržet teploty přesahující 800 stupňů a splňuje národní bezpečnostní standard 5- minutové tepelné útěkové zpoždění v GB 38031-2020. Integrace kompozitních materiálů airgel do struktury střechy a dveří může dosáhnout významného lehkého váhy a zároveň zlepšit vytrvalost vozidla. Kromě toho se aerogel používá také pro vnitřní izolaci nabíjecích pilot, což účinně zabrání akumulaci vysoké teploty způsobuje selhání složek a zlepšuje bezpečnost a stabilitu systému nabíjení.
3. venkovní vybavení a funkční oděv
Lehký a efektivní izolační výhody airgel ve venkovním vybavení z něj činí ideální funkční materiál pro extrémní prostředí. V profesionálním vybavení, jako jsou polarové expediční obleky, může kompozitní vrstva tlustá airgel o tloušťce 1 cm dosáhnout izolačního účinku tradičních 5 cm tlustých materiálů, což výrazně snižuje hmotnost oblečení a zlepšuje pohodlí nošení. Pokud jde o oděv na ochranu proti požáru, má Airgel vynikající vlastnosti s vysokou teplotou a zpomalení hoření, které mohou hasičům poskytnout bezpečnější ochranu v prostředích s vysokou teplotou, což účinně zabrání popáleninám tepelného záření a poranění vedení tepla.
4. Domácí a denní potřeby
Airgel postupně vstupuje do tisíců domácností a stává se důležitým materiálem pro úsporu energie v domácnosti a zlepšení bezpečnosti. Například v chladničkách a mrazničkách může používání izolačních vrstev aerogel účinně snížit ztrátu chladu, zlepšit účinnost izolace a zlepšit úroveň úspory energie produktu. V systémech civilního topení se materiály airgel také široce používají pro izolaci potrubí, což může nejen zabránit zamrznutí a praskání topných potrubí v zimě, ale také zachovává dobrou tepelnou účinnost za tenčích izolačních podmínek.
5. Vznikající potenciální pole
S neustálým rozvojem technologie Airgel se její aplikační potenciál v rozvíjejících se oborech neustále rozšiřuje. Pokud jde o rozptyl tepla elektronického zařízení, Airgel se používá jako backplane a tepelné vodivé filmové materiály pro mobilní telefony, notebooky a další zařízení dosahuje účinnější kontroly rozptylu tepla. Ve směru špičkové transformace rezidenčních a kosmických technologií byla izolační technologie airgel odvozená z vesmírných tobolek transplantována do špičkových budov a poskytovala kontrolu v tepelném prostředí a řešení pro úsporu energie pro rezidence, což odráží vývojový trend „kosmické technologie obživu lidí“.
3. proces industrializace a výzvy
Přestože Airgel má významné výhody ve výkonu, jeho industrializace stále čelí výzvám v nákladech, technologii a standardech. V současné době je cena Airgel stále 3-5 časy tradičních tepelných izolačních materiálů, které se staly jednou z hlavních překážek pro rozsáhlé aplikace. Avšak s optimalizací procesu a rozvojem rozsáhlé produkce se však očekává, že náklady v budoucnu klesnou o více než 60%.
Pokud jde o technologii, ačkoli se očekává, že proces sušení atmosférického tlaku nahradí vysokorychlostní superkritické sušení, stabilita a konzistence produktu je třeba stále zlepšit. Současně je samotný Airgel relativně křehký a jeho mechanická pevnost je třeba zlepšit prostřednictvím kompozitní technologie, aby vyhovovala potřebám širší škály aplikací.
Kromě toho v současné občanské oblasti chybí systematické průmyslové standardy, zejména pokud jde o budování úrovně ochrany proti požáru a testování ochrany životního prostředí. Neexistuje žádný sjednocený standard. Zřízení zvukového standardního systému bude klíčovou podporou pro podporu rozsáhlé implementace materiálů airgelů.
Stručně řečeno, industrializace airgel je ve zrychlené fázi. Pouze koordinací kontroly nákladů, technologických průlomů a standardní konstrukce může být jeho rozšířená aplikace na civilním trhu skutečně realizována.
S neustálým růstem globální poptávky po energeticky úsporné a ekologickém materiálu vstupuje trh aerogelů do období rychlého rozvoje. Podle prognóz se očekává, že do roku 2025 bude globální trh airgel překročit 3 miliardy USD, z čehož bude tržní podíl Číny překročit 40%, čímž se stane základní silou, která zvyšuje globální růst. V budoucnu se Airgel založený na biologickém založení stane důležitým technickým směrem. Nové materiály Airgel založené na obnovitelných zdrojích, jako je celulóza a chitosan, mají nejen vynikající výkon, ale také jsou v souladu s trendy ochrany životního prostředí a udržitelným rozvojem.
Současně různé příznivé politiky poskytly dobrou půdu pro rozšířené použití airgel. Fiskální dotace a standardy energetické účinnosti v oblasti zelených budov podporovaly vysoce výkonné izolační materiály, aby nahradily tradiční produkty; Pokud jde o nová energetická vozidla, Airgel se stal důležitým materiálem pro tepelné správu energetických baterií, protože splňuje národní povinné bezpečnostní standardy. Celkově se očekává, že Airgel s dvojitým kolům s pohonem technologického pokroku a podpory politiky urychlí svou popularizaci ve více civilních scénářích a stane se důležitým představitelem nové generace vysoce výkonných funkčních materiálů.
Airgel se přesouvá z „černé technologie v laboratoři“ k rozsáhlému civilnímu použití a dosahuje vývoje LeapFrog v oblasti materiálů. Díky své vynikající tepelné izolaci, lehkou výkonnost a ochranu životního prostředí se Airgel stává strategickým novým materiálem na podporu rozvoje klíčových odvětví, jako jsou zelené budovy a nová energetická vozidla, a má velký význam pro realizaci cílů „dvojího uhlíku“ a udržitelného rozvoje. V budoucnu je pro podporu své plné implementace stále nutné spolupracovat a inovovat mezi všemi stranami v průmyslu, akademické obci a výzkumu, zaměřit se na kontrolu nákladů a průlomy v technických úzkých místech, urychlit výstavbu standardního systému a pomoci Airgel skutečně vstoupit do tisíc domácností a sloužit zelené budoucnosti.