Os materiais do aerogel são amplamente utilizados no campo da economia de energia da construção

Aerogel é um material sólido nanoporoso, cujo principal componente são partículas ultrafinas. O material tem as características de grande área de superfície específica, alta porosidade e tamanho de partícula pequeno. Aerogel, também conhecido como fumaça sólida ou fumaça congelada, é atualmente considerado como o material sólido mais leve. Devido à estrutura física especial do aerogel, tem fortes propriedades à prova de fogo e isolamento térmico, que podem ser amplamente utilizadas no campo da construção, e tem uma boa perspectiva de desenvolvimento no campo da conservação de energia da construção.

O incrível material aerogel

Isolamento térmico, preservação de calor, materiais leves e aerogel atendem aos requisitos de economia de energia do edifício, em linha com a tendência de desenvolvimento de construção leve.

Desde a década de 1990, os aerogéis têm recebido atenção generalizada em todo o mundo, e os países têm investido muito dinheiro e mão de obra em suas pesquisas. A pesquisa doméstica em aerogel também acumulou muita experiência em pesquisa e desenvolvimento, o que criou condições favoráveis para a promoção e aplicação de materiais de aerogel.

Os aerogéis podem ser divididos em aerogéis inorgânicos, aerogéis orgânicos e aerogéis de carbono. Entre eles, aerogéis inorgânicos são preparados a partir de substâncias metálicas orgânicas pelo método de secagem supercrítica e, finalmente, formam um material sólido amorfo de baixa densidade. Aerogéis inorgânicos vêm em muitas formas, os comuns são pós cerâmicos, aerogéis de óxido múltiplo, metais ultrafinos e aerogéis de óxido unitário. Os principais materiais do aerogel orgânico são formaldeído e quinona, e o processo de preparação é apenas ligeiramente melhorado no processo de preparação do aerogel inorgânico. O aerogel de carbono é principalmente um tipo de material nano-carbono obtido carbonizando aerogel orgânico termofixo. Tem principalmente as características de estado amorfo, peso leve e poroso. Este material tem forte condutividade elétrica.

Os aerogelmaterials têm muitas propriedades, e uma das propriedades mais importantes para a construção de aplicações de economia de energia é o isolamento térmico. Os materiais do aerogel têm a porosidade alta e a função proeminente da transferência térmica. Primeiro, o material de aerogel tem uma baixa densidade, e o caminho de propagação de calor é longo na estrutura de aerogel, o que reduz muito a eficiência de transferência de calor. Em segundo lugar, o tamanho de partícula do material aerogel é pequeno, geralmente abaixo de 20nm, o que limitará o livre movimento de moléculas de ar no material aerogel e reduzirá a condutividade térmica convectiva do ar. Aerogéis com condutividade térmica extremamente baixa bloqueiam a maioria da radiação infravermelha, que também tem baixos comprimentos de onda de radiação térmica. Portanto, aerogel tem um bom efeito de isolamento térmico.

A densidade dos materiais aerogel está entre 0,16 e 4,0kg/m³, o que é muito menor do que a de outros materiais, o que está de acordo com a tendência de desenvolvimento da construção leve. Além disso, os materiais de aerogel também têm as vantagens de prevenção de incêndios, isolamento acústico e resistência à corrosão.

Aplicação de Aerogel no campo da conservação de energia de edifícios

1. Adicionar aerogel com baixa condutividade térmica à argamassa tradicional e concreto pode efetivamente melhorar o desempenho do material.

   Argamassa de isolamento térmico de aerogel é feita de cimento Portland como agente gelificante, adicionando aerogel, SiO2 e grânulos de vidro. O tamanho das contas de vidro é muito maior do que o das partículas de aerogel, que podem ser preenchidas na matriz da argamassa, e as partículas de aerogel menores preenchem ainda mais as lacunas, de modo que a porosidade seja reduzida tanto quanto possível, e a condutividade térmica da argamassa de isolamento térmico também diminui. O efeito esperado da isolação do edifício pode ser obtido. Aplique argamassa de isolamento térmico na superfície da parede exterior do edifício. Quanto mais espessa a argamassa, maior a diferença de temperatura entre o interior e o exterior. Pode-se ver que a argamassa de isolamento térmico de aerogel pode bloquear o calor e melhorar o isolamento térmico geral e o efeito de economia de energia da estrutura do edifício. Depois de adicionar aerogel ao concreto, o peso e a condutividade térmica do concreto serão significativamente reduzidos, mas também danificarão a resistência mecânica do concreto, por isso o concreto aerogel deve ser evitado em paredes de suporte de carga.

   
   

2. O pó de aerogel pode ser usado em revestimentos de paredes interiores, como um complemento às medidas estruturais de isolamento térmico, não só para o isolamento de paredes interiores do edifício, mas também para paredes exteriores e isolamento do telhado.

   Isolamento de parede interna é uma parte importante da engenharia de isolamento de edifícios, mas muitas vezes é facilmente esquecido. O calor interno difunde-se através da parede interna e é transferido para o exterior. O isolamento da parede interna precisa atender aos requisitos de isolamento mais básicos, e também deve ter uma função à prova de fogo, e materiais não poluentes devem ser selecionados. O uso de painéis de isolamento aerogel pode melhorar a isolação térmica e efeitos de isolamento acústico, e também pode atender aos requisitos de proteção contra incêndio de mais de 400 ° C. O pó de aerogel pode ser usado em revestimentos de paredes interiores, como um complemento às medidas de isolamento estrutural, não só para a construção de paredes interiores, mas também para paredes exteriores e isolamento de telhado. Os principais materiais de produtos em pó de aerogel são aerogel e nano-SiO2, que são feitos através de processos especiais, e o tamanho do poro é extremamente pequeno, que pode atender aos requisitos de desempenho de isolamento térmico e pode ser amplamente utilizado na construção de camadas de isolamento térmico.

   
   

3. O material de aerogel é aplicado ao tanque de armazenamento de água, coletor de calor, tubulação e outras partes do aquecedor de água, e a perda de calor pode ser reduzida em menos de 30% em comparação com o passado.

   Os materiais do aerogel têm sido usados em coletores solares do telhado por um longo tempo. Eles são usados principalmente em dispositivos de isolamento térmico de aquecedores de água solares, que podem efetivamente melhorar a eficiência da utilização de energia solar, torná-los mais práticos e atender às necessidades diárias das pessoas. A aplicação de materiais de aerogel nos tanques de armazenamento de água, coletores de calor, tubulações e outras partes do aquecedor de água pode aumentar a eficiência de coleta de calor em pelo menos 1 vezes em comparação com aquecedores de água solares comuns, e a perda de calor pode ser reduzida em menos de 30% em comparação com o passado.

   
   

   O feltro aerogel tem características notáveis da hidrofobicidade e da isolação térmica, que podem melhorar o efeito da isolação das tubulações, e é um material ideal da isolação térmica. O tubo pode ser enrolado com feltro de aerogel como a camada de isolamento principal da estrutura de isolamento, e a camada de proteção de metal é usada como a segunda medida de isolamento para proteger a camada de isolamento de aerogel. Ao envolver feltro de aerogel multicamada, o método de sobreposição escalonada pode ser usado para melhorar o desempenho da isolação térmica. O feltro de aerogel tem melhor resistência à tração, flexibilidade e resistência à compressão, e a construção da camada de isolamento é relativamente simples. Além disso, a hidrofobicidade do cobertor de aerogel mantém a condutividade térmica quase inalterada durante o uso, e a estrutura de isolamento de aerogel é mais economizadora de energia do que a estrutura de isolamento tradicional.

   
   

4. O uso de vidro aerogel pode melhorar o efeito de isolamento térmico, reduzir a influência da radiação solar e atender às necessidades das pessoas.

   O vidro aerogel geralmente reduz o coeficiente de transferência de calor do vidro na forma de oco, vácuo e intercalar, e pode melhorar a capacidade de redução de ruído. O efeito de economia de energia do vidro aerogel é óbvio. Em regiões quentes de verão e inverno frio, o vidro de aerogel pode enfraquecer a radiação solar no verão e reduzir a perda de calor em cerca de 20%. No inverno, o vidro aerogel pode bloquear cerca de 40% do ar quente interno, que tem bom valor de economia de energia. Embora as janelas representem apenas uma pequena parte do envelope do edifício, o consumo de energia representa cerca de 25% do consumo total de energia. A principal razão é que as janelas de construção não desempenham um papel no isolamento, e o calor interno tende a difundir-se para o exterior através das janelas. No verão, a luz solar brilha diretamente na sala através das janelas, fazendo com que a temperatura interna aumente. O uso de vidro aerogel pode melhorar o efeito de isolamento térmico, reduzir o impacto da radiação solar e atender às necessidades das pessoas. Comparado com o vidro comum, o vidro aerogel tem maior transmitância de luz e tem pouco efeito na iluminação interna. Nesta fase, existem dois tipos principais de vidro aerogel, um é vidro laminado e o outro é vidro revestido. O vidro laminado consome mais aerogel e o custo correspondente é maior. Em contraste, o preço do vidro revestido é muito menor do que o do vidro laminado, e tem bom desempenho de isolamento térmico, até 88% de transmitância de luz, e não afetará a iluminação interna.

   
   

5. Os materiais de isolamento térmico de aerogel são materiais não combustíveis Classe A, que podem ser usados na construção de estruturas à prova de fogo.

   A parede composta de concreto aerogel é um material de parede de isolamento térmico leve feito de enchimento aerogel e agregado leve modificado. O enchimento de aerogel em perlite expandido pode preparar perlite expandido de aerogel e usá-lo como agregado leve para formar um novo tipo de material de isolamento térmico. O perlite expandido do aerogel tem uma força compressiva de 4.39MPa e uma condutividade térmica de 0.062W/(m·K).A estrutura do aerogel é principalmente uma rede porosa, que pode cobrir a superfície da estrutura de aço com um material composto isolante térmico do aerogel para prolongar o tempo de queima sem produzir substâncias tóxicas. Ao mesmo tempo, o material do aerogel pode impedir a propagação do fogo, é um material não combustível da classe A e pode ser usado na construção de estruturas à prova de fogo.

   Aerogel tem excelente desempenho, mas a força do material aerogel puro é baixa. A pesquisa e o desenvolvimento de materiais compostos de aerogel devem ser reforçados ainda mais, e o material de aerogel deve ser razoavelmente combinado com outros materiais para melhorar efetivamente o desempenho do material e compensar o aerogel. Material insuficiente. Ao mesmo tempo, é necessário reduzir ainda mais o custo da preparação e uso de aerogel, a fim de ocupar uma participação maior no mercado de construção e efetivamente melhorar os benefícios abrangentes dos materiais de aerogel.