Con il continuo progresso della scienza dei materiali, Airgel si è gradualmente ampliato da campi di fascia alta come l'industria aerospaziale e militare ai campi civili quotidiani a causa della sua conduttività termica estremamente bassa, peso ultra luce e eccellenti prestazioni di calore e solido isolamento. Con la graduale riduzione dei costi di produzione e la continua ottimizzazione dei processi, i materiali Airgel vengono ampiamente utilizzati in molti scenari civili come l'isolamento della costruzione, la protezione a freddo dei vestiti, l'isolamento degli elettrodomestici, la protezione antincendio, ecc., La mostra di enormi potenziali di mercato e prospettive di applicazione. Questo articolo si concentrerà su diversi materiali Airgel che sono ampiamente utilizzati nel campo civile ed esplorerà i loro vantaggi per le prestazioni e i casi pratici di applicazione.
Contenuto
2. Scenari di applicazione civile core
3. Processo di industrializzazione e sfide
Airgel è un materiale solido ultra luce con una struttura nanoporosa. Grazie alla sua porosità estremamente elevata e microstruttura speciale, mostra molte proprietà uniche. La sua conduttività termica è bassa come 0. 013-0. 025 W\/M · K, che è uno dei solidi con la conducibilità termica più bassa al momento e ha un eccellente effetto di isolamento termico. Allo stesso tempo, la densità di Airgel è estremamente bassa, fino a 3 kg\/m³, che è quasi più leggera dell'aria. Inoltre, i moderni materiali Airgel hanno anche una buona idrofobicità e stabilità e possono comunque mantenere prestazioni eccellenti in vari ambienti complessi, rendendolo al centro dell'attenzione nel campo dei materiali funzionali.
Negli ultimi anni, con l'avanzamento degli obiettivi "Dual Carbon" e la guida delle politiche verdi e a basse emissioni di carbonio, i materiali Airgel si sono gradualmente ampliati dai campi aerospaziali e militari al mercato civile. Grazie alla riduzione dei costi causata dalla produzione su larga scala e all'ottimizzazione di processi di base come l'essiccazione supercritica, la tecnologia di produzione di Airgel è diventata più matura e la soglia dell'applicazione è stata continuamente ridotta. Oggi Airgel è sempre più utilizzato in molti settori civili come l'isolamento della costruzione, l'isolamento degli elettrodomestici, i vestiti funzionali, ecc. E è diventato un nuovo materiale importante per promuovere la conservazione energetica e la riduzione delle emissioni e migliorare la qualità della vita.
2. Scenari di applicazione civile core
1. Costruire un risparmio energetico
L'applicazione di Airgel nella costruzione del risparmio energetico ha preso forma, in particolare in termini di isolamento termico e risparmio energetico strutturale. In termini di isolamento del muro e del tetto, i materiali airgel stanno gradualmente sostituendo materiali tradizionali come lana di roccia e poliuretano. Non solo lo spessore può essere ridotto di oltre il 50% senza modificare le prestazioni dell'isolamento termico, ma può anche ridurre efficacemente la perdita di calore dell'edificio. Secondo il caso dell'industria petrolchimica, la perdita di calore può essere ridotta del 34,6%. Nell'applicazione di finestre a risparmio energetico ad alta efficienza, l'uso della tecnologia di interlayer di vetro Airgel può raggiungere un buon equilibrio tra trasmittanza ottica e prestazioni di resistenza termica, riducendo notevolmente il carico di condizionamento dell'aria. Allo stesso tempo, Airgel viene utilizzato anche nello strato di isolamento del sistema di riscaldamento del pavimento. Attraverso la posa di strati sottili, è possibile ottenere un riscaldamento a terra più veloce e il consumo complessivo di energia può essere ridotto fino al 30%, il che migliora l'efficienza energetica del sistema di riscaldamento del pavimento.
2. Nuovi veicoli energetici
Nel campo dei nuovi veicoli energetici, i materiali Airgel sono diventati una soluzione importante per la sicurezza del sistema di alimentazione e l'ottimizzazione delle prestazioni del veicolo grazie alla loro eccellente stabilità termica e caratteristiche leggere. Se applicato alla protezione termica delle batterie di potenza, Airgel può resistere a temperature superiori a 800 gradi, soddisfacendo lo standard di sicurezza nazionale di 5- Minute Delayer termico in fuga in GB 38031-2020. L'integrazione di materiali compositi AirGel nel tetto e nella struttura del telaio delle porte può ottenere un notevole leggero miglioramento della resistenza del veicolo. Inoltre, Airgel viene anche utilizzato per l'isolamento interno delle pile di ricarica, impedendo effettivamente l'accumulo di alta temperatura di causare guasti ai componenti e migliorare la sicurezza e la stabilità del sistema di ricarica.
3. Attrezzatura esterna e abbigliamento funzionale
I vantaggi di isolamento leggeri ed efficienti di Airgel nelle apparecchiature esterne lo rendono un materiale funzionale ideale per ambienti estremi. In attrezzature professionali come le tute di spedizione polare, uno strato composito di aerogel spesso 1 cm può ottenere l'effetto isolante dei tradizionali materiali spessi da 5 cm, riducendo notevolmente il peso degli indumenti e migliorando l'usura del comfort. In termini di indumenti antincendio, Airgel ha un'eccellente resistenza ad alta temperatura e proprietà ritardanti di fiamma, che possono fornire ai vigili del fuoco una protezione più sicura in ambienti ad alta temperatura, prevenendo efficacemente le ustioni di radiazioni termiche e lesioni di conduzione del calore.
4. Necessità di casa e quotidiane
Airgel sta gradualmente entrando in migliaia di famiglie e sta diventando un materiale importante per il risparmio energetico delle famiglie e il miglioramento della sicurezza. Ad esempio, nei frigoriferi e nei congelatori, l'uso di strati di isolamento airgel può ridurre efficacemente la perdita di freddo, migliorare l'efficienza dell'isolamento e quindi migliorare il livello di risparmio energetico del prodotto. Nei sistemi di riscaldamento civili, i materiali AirGel sono anche ampiamente utilizzati per l'isolamento dei tubi, che non solo possono impedire il congelamento e la crepa dei tubi di riscaldamento in inverno, ma anche mantenere una buona efficienza termica in condizioni di isolamento più sottili.
5. Campi potenziali emergenti
Con il continuo sviluppo della tecnologia AirGel, il suo potenziale applicativo nei campi emergenti continua ad espandersi. In termini di dissipazione di calore delle apparecchiature elettroniche, Airgel viene utilizzato come backplane di chip e materiali per film conduttivi termici per aiutare i telefoni cellulari, i notebook e altri dispositivi a raggiungere un controllo di dissipazione del calore più efficiente. Nella direzione della trasformazione della tecnologia residenziale e spaziale di fascia alta, la tecnologia di isolamento Airgel derivato dalle capsule spaziali è stata trapiantata in edifici di fascia alta, fornendo soluzioni di ambientazione termica di livello aviazione e soluzioni per il risparmio energetico per le residenze, riflettendo la tendenza dello sviluppo della "tecnologia spaziale che serve il sostentamento delle persone".
3. Processo di industrializzazione e sfide
Sebbene Airgel abbia significativi vantaggi nelle prestazioni, la sua industrializzazione deve ancora affrontare sfide in termini di costi, tecnologia e standard. Al momento, il prezzo di Airgel è ancora 3-5 volte quello dei tradizionali materiali di isolamento termico, che è diventato uno dei principali ostacoli all'applicazione su larga scala. Tuttavia, con l'ottimizzazione del processo e l'avanzamento della produzione su larga scala, il costo dovrebbe diminuire di oltre il 60% in futuro.
In termini di tecnologia, sebbene il processo di essiccazione della pressione atmosferica sostituisca l'essiccazione supercritica ad alto costo, la stabilità e la coerenza del prodotto devono ancora essere migliorate. Allo stesso tempo, Airgel stesso è relativamente fragile e la sua resistenza meccanica deve essere migliorata attraverso la tecnologia composita per soddisfare le esigenze di una gamma più ampia di applicazioni.
Inoltre, mancano standard sistematici del settore nell'attuale campo civile, in particolare in termini di costruzione del livello di protezione antincendio e dei test di protezione ambientale. Non esiste uno standard unificato. Stabilire un sistema standard sonore sarà il supporto chiave per promuovere l'implementazione diffusa dei materiali AirGel.
In sintesi, l'industrializzazione di Airgel si trova in una fase accelerata. Solo coordinando il controllo dei costi, le scoperte tecnologiche e la costruzione standard possono essere veramente realizzate la sua applicazione diffusa nel mercato civile.
Con la continua crescita della domanda globale di materiali per il risparmio energetico e l'ambiente, il mercato Airgel sta entrando in un periodo di rapido sviluppo. Secondo le previsioni, entro il 2025, il mercato globale di Airgel dovrebbe superare i 3 miliardi di dollari, di cui la quota di mercato della Cina supererà il 40%, diventando la forza di base che guida la crescita globale. In futuro, Airgel a base biologica diventerà una direzione tecnica importante. I nuovi materiali AirGel basati su risorse rinnovabili come la cellulosa e il chitosano non hanno solo prestazioni eccellenti, ma sono anche più in linea con la protezione ambientale e le tendenze di sviluppo sostenibile.
Allo stesso tempo, varie politiche favorevoli hanno fornito un buon terreno per l'applicazione diffusa di Airgel. I sussidi fiscali e gli standard di efficienza energetica nel campo degli edifici verdi hanno promosso materiali di isolamento ad alte prestazioni per sostituire i prodotti tradizionali; In termini di nuovi veicoli energetici, Airgel è diventato un materiale importante per la gestione termica delle batterie di energia perché soddisfa gli standard nazionali di sicurezza obbligatori. Nel complesso, con la trazione a doppia ruota del progresso tecnologico e del supporto politico, Airgel dovrebbe accelerare la sua divulgazione in più scenari civili e diventare un rappresentante importante di una nuova generazione di materiali funzionali ad alte prestazioni.
Airgel si sta spostando dalla "tecnologia nera in laboratorio" a un uso civile su larga scala, raggiungendo lo sviluppo di Leapfrog nel campo dei materiali. Con il suo eccellente isolamento termico, prestazioni leggere e di protezione ambientale, Airgel sta diventando un nuovo materiale strategico per supportare lo sviluppo di industrie chiave come edifici ecologici e nuovi veicoli energetici ed è di grande significato per la realizzazione degli obiettivi "a doppia carbonio" e dello sviluppo sostenibile. In futuro, per promuovere la sua piena implementazione, è ancora necessario collaborare e innovare tra tutte le parti nell'industria, nel mondo accademico e nella ricerca, si concentra sul controllo dei costi e sulle scoperte nei colli di bottiglia tecnici, accelerano la costruzione di un sistema standard e aiutano Airgel a entrare veramente migliaia di famiglie e servire un futuro verde.