如今,随着科学技术的飞速发展,材料科学的进步正以前所未有的速度推动着各行各业的变革和发展。其中,气凝胶作为一种革命性的保温材料,在建筑保温、航天工程、新能源等三个领域具有非凡的保温性能、轻质高强度和环境友好性,具有很大的应用潜力和价值。它不仅能有效解决高温环境下的热管理问题,提高能源利用效率,还能为实现节能低碳的可持续发展目标做出重要贡献。
气凝胶在建筑节能中的应用
气凝胶作为一种具有纳米多孔网络结构的固体材料,其孔隙中充满了气态分散介质,使其具有良好的热学性能。在建筑节能领域,气凝胶因其导热系数极低、隔热性能优异而成为一种高效的隔热材料。
通过在建筑物的外墙、屋顶和地板上使用气凝胶,可以有效减少建筑物内外的热量传递,显著降低室内外温差,从而提高建筑物的隔热效果。气凝胶材料的低密度和长热传播路径使其传热效率极低,能有效阻挡红外辐射和热传导,从而达到优异的隔热效果,不仅有助于降低空调和供热系统的能耗,而且可以显著提高室内舒适度。同时,气凝胶也是一种A级不燃材料,可以显著提高建筑物的防火性能,确保居民生命财产的安全。
作为一种高效环保的建筑材料,气凝胶正逐渐受到广泛关注。其低密度、高孔隙率和优异的隔热性能使气凝胶在建筑节能方面具有巨大的应用潜力。通过气凝胶与传统建筑材料的结合,可以制备更好、更环保的复合材料,如气凝胶隔热砂浆、气凝胶玻璃等。这些新材料不仅可以有效提高建筑物的隔热性能,而且可以显著降低建筑物的能耗和碳排放,促进建筑业向绿色、低碳和可持续发展方向转型。
气凝胶在航空航天领域的隔热应用
对于在极端温度环境下运行的宇宙飞船来说,其热保护系统尤为重要。气凝胶因其极低的导热系数和优异的隔热性能,已成为构建宇宙飞船热保护层的理想选择。
气凝胶能有效阻止宇宙辐射、太阳辐射等外部热原对宇宙飞船内部的入侵,减少从宇宙飞船内部到外部空间的热量损失,确保宇宙飞船内部温度的稳定性和安全性。气凝胶的轻质特性也降低了宇宙飞船的整体质量,有利于提高宇宙飞船的运输效率和耐久性。
航空航天工程发动机是产生高温高压气体的核心部件,其隔热材料的特性直接关系到发动机的稳定运行和安全。气凝胶材料因其优异的隔热性能和耐高温性能,在发动机隔热层的设计中得到了广泛的应用。
气凝胶能承受高温环境下的热冲击,有效隔离发动机产生的高温气体对周围结构的热影响,保护发动机外壳等核心部件免受高温损坏。
而在宇宙飞船返回地球时,它需要高速再次进入大气层。此时,宇宙飞船表面将承受极高的温度和压力。气凝胶材料因其独特的纳米多孔材料和优异的隔热性能,已成为宇宙飞船再次进入大气层时的重要隔热保护层。它能迅速吸收和分散重新进入过程中产生的大量热能,有效缓解宇宙飞船表面温度上升的速度,保护宇宙飞船内部结构和设备免受高温损坏。
气凝胶在新能源领域的隔热应用
在新能源汽车和储能系统中,电池组的热管理是保证其安全高效运行的重要环节。气凝胶材料因其极低的导热性和良好的隔热性能,被广泛应用于电池组的隔热层设计中。通过将气凝胶放置在电池模块或电池组外壳之间,可以有效阻挡电池组内部产生的热量,防止热失控,提高电池的安全性和使用寿命。同时,气凝胶的轻量化特性也降低了电池组的整体质量,有利于提高新能源汽车的续航里程和动力性能。
作为一种清洁可再生的能源,太阳能的利用效率受到许多因素的限制,其中热损失是一个重要方面。在太阳能集热器中使用气凝胶材料可以显著减少热损失,提高太阳能的利用效率。通过将气凝胶作为集热器的隔热层,可以有效防止热量从集热器表面流失到周围环境,使更多的太阳能转化为热能供人们使用。
氢能作为一种高效、清洁的能源媒介,在储存和运输过程中的安全性尤为重要。气凝胶材料的应用为氢能的安全储存和运输提供了可靠的隔热保护。气凝胶可以阻挡外界环境对液氢的低温影响,减少液氢的蒸发损失,提高储存效率。
弘大科技根据气凝胶隔热的特性,研发出气凝胶冷链物流保温箱、气凝胶绝热涂料、气凝胶隔热片等产品,特别是弘大气凝胶隔热片已经成为各大新能源厂商的优先解决方案。
据了解,弘大气凝胶隔热片可以有效降低新能源动力电池因单个电芯失控起火对整个电池模组的影响,延缓电池模组内部升温,延长电池模组整体热失控的时间,降低电池模组起火爆炸的风险,增加新能源汽车内乘客的逃生时间及机会。