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气凝胶产品介绍

分类：气凝胶隔热陶瓷应用
发布时间：2020-06-17 00:00:00
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概要:

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气凝胶

气凝胶是一种分散介质为气体的多孔性固体材料。

孔洞率高达80-99.8%，孔洞的典型尺寸为1-100 nm，比表面积为200-1000 m2/g，气凝胶材料密度可低达3 kg/m3。

绝热性能优异：气凝胶是目前已知热导率最低的固体材料。

隔热原理

SiO2气凝胶材料具有低密度、低导热系数的特性，能有效抑制热传导；

其平均孔径尺寸50nm,低于空气分子的平均自由程，能有效抑制空气热对流传热；

此外SiO2气凝胶“无穷多”的空隙壁相当于辐射的反射面和折射面，再配合特殊的反射物质可以使热辐射降至最低。

综上所述，SiO2气凝胶材料能有效抑制热传导、热对流和热辐射这三个方面的共同作用，几乎阻断了热传递的所有途径，是一种具有巨大应用价值的隔热材料。

工艺流程

SiO2 气凝胶制备的简要过程图1所示，主要由溶胶-凝胶法制备湿凝胶、湿凝胶的老化以及凝胶的干燥等3部分组成。实际工业化的气凝胶的生产工艺流程如下图2所示。

生产设备及隔热考核系统

耐中温气凝胶毡 FRA-G600

耐高温气凝胶毡 FRA-C1100

个性定制产品

测试报告及耐火性能展示

国防领域

由于SiO2气凝胶具有低密度、高孔隙率以及低热导率等特性使得其能够满足该领域对绝热方面应用的需求，长期以来气凝胶已被广泛应用于国防领域。

与传统绝热材料相比，纳米孔气凝胶超级绝热材料可以用更轻的质量、更小的体积达到等效的隔热效果。广泛应用于超音速及高超音速飞行器、火箭热防护、火星探测车、舰船热防护等产品上。我司生产的气凝胶产品经权威机构检测，综合性能国内领先，成功应用于多款产品的热防护系统。

某超音速舱段热防护方案，采用模拟仿真及试验进行了隔热方案设计，确定气凝胶+相变材料能够满足隔热层背面温度不超过80℃的要求。

石油注汽管道

注汽管道在稠油开采过程中起着重要的作用；具有运输距离长、运输环境复杂的特点；如何做好注汽管道的保温、尽可能缩小注汽锅炉与注汽井口之间的蒸汽温降，是油田”节能降耗“工作的重点课题；

长期以来，注汽管道广泛采用硅酸盐毡等做主体保温材料，存在使用寿命短、结构松散、吸水导致管道表面腐蚀严重、散热损失大等问题；

气凝胶毡具有柔韧度高，导热系数低，疏水性能好，经久耐用等特点；应用在注汽管道保温既可有效降低能源损耗，又可延长使用寿命。

管道外径为88.9mm，蒸汽温度350℃，1000m长，气凝胶与传统保温材料的使用厚度、保温效果对比如下：

方案一：气凝胶毡作为保温材料，内层用铝箔降低热辐射，保温层外用彩钢板防护；

方案二：气凝胶毡做主体保温材料，复合硅酸盐毡辅助保温，内层用铝箔降低热辐射，保温外层用彩钢板防护；

方案三：复合硅酸盐毡做主体保温材料，内层用铝箔降低热辐射，保温外层用彩钢板防护；

计算结果

	方案一	方案二	方案三
保温材料厚度（mm）	气凝胶：6mm×4	气凝胶：6mm×2复合硅酸盐毡：50mm	复合硅酸盐毡：100mm
保温层总厚度（mm）	24	62	100
材料费用	11.7万	6.9万	3.0万
表面温度（℃）	42.21	41.12	42.84
线散热损失（W/m）	106.11	152.42	188.32
节能率	43.65%	33.40%	—

新能源电池领域

气凝胶可应用于电池模组之间隔热和整个电池包的保温，降低电池热失控引发事故的概率，增加电池低温使用性能；

气凝胶隔热保温材料具有吸声、隔热等多重功能，隔热效率高，不燃烧，A1级防火，可较少占用车辆空间并具有安全性，消除汽车传统可燃性聚氨酯保温层带来的火灾隐患。

工业设备/窑炉领域、热力/化工管道领域

蒸汽锅炉、高温熔融炉、铝行业加热炉等工业炉体大都使用硅酸铝棉、岩棉、玻璃棉等保温材料，此类材料在500℃时导热系数大都已经高于0.15W/(m•K) ，隔热性能较差。采用气凝胶隔热材料，可以在不损失隔热效果的基础上降低炉壁的厚度，在外观尺寸不变的情况下将炉体的有效容积增大，同时还可以优化炉体的保温隔热层设计，降低能耗。

气凝胶应用约热力/化工管道领域的优势有：

隔热性能优异，保温层厚度仅为传统材料的几分之一，可大幅度降低外侧钢管用量，降低热能损耗，降低管道直埋空间；

较好柔性与抗拉、抗压强度，长期使用不沉降、变形；

A级不燃材料，材料整体憎水；

更薄的隔热层，大大降低运输及安装施工成本；

使用寿命长，可持续使用20—30年。