范文一:气凝胶绝热材料
气凝胶绝热材料
二氧化硅气凝胶保温材料
气 凝 胶
作为世界上最轻的固体,气凝胶已经正式被列入吉尼斯世界纪录。气凝胶99%的组成成分是气体,这使得气凝胶呈云雾状,学术界称之为“固态的烟”;通常情况下其密度仅为3mg/cm3 (每毫升3克),是玻璃的千分之一。其隔热性能优越常温下的热导率在0.011-0.016w/mk
之间;纯的气凝胶很容易碎,但改进物理强度后,气凝胶具备很好的物理性能同时最高可耐受1600?的高温。目前在溶胶-凝胶制备气凝胶工艺中,随着制作工艺的革新,制作成本降低,大大提高了气凝胶工业化应用的可能性。
英德埃力生气凝胶特性:
孔隙率: 95-98%孔 径: 20-70nm
比表面积:500-650m2/g 密 度: 12.5-18kg/m3 孔 容: 3.5ml/g 导热系数:0.01-0.02w/m?k 突出特点:
?孔隙率极高(95,98,) ?密度极低
?比表面积大(500,650m/g)?导
热系数小 ?隔音减震性能好
利用其特性,气凝胶得到较广泛应用。例如:气凝胶中纳米大小的气孔可以像海绵一样收集各种污染物质。英国诺丁汉人鲍勃拥有了一套用气凝胶隔热的房子,房子的保温效果大大改善。登山者穿着有气凝胶隔热鞋垫的登山靴登顶珠穆朗玛峰只感觉脚底太热。气凝胶还可用作催化剂载体、超绝热燃烧载体、在恶劣气象条件下可以使用的燃烧质(类似固体酒精)、与燃料电池技术结合、用作光触媒载体等。
2
纳米气凝胶毡
工业领域用耐高温柔性隔热材料
气凝胶毡是以二氧化硅气凝胶为主体原料,通过高科技工艺复合而成。
柔韧、环保、可抑制辐射、可灵活施工的气凝胶毡,其导热系数极低,可应用于-200?到1000?温度范围的保温隔热,是工业管道、储罐、设备等领域最为理想的保温隔热材料,也是世界上最为先进的新型节能保温材料之一。
材料物理性能
包装状态 厚度 幅宽 导热系数 适
用温度范围 密度 疏水性
卷状
3mm、6mm、10mm,可按要求订制 920mm、1200mm、1500mm 0.018w/mk以下(25?环境) -200?~90?, 0?~600?,500?~1000? 130-230kg/m 整体疏水
3
应用特性
隔热性能优越
隔热性能是传统材料的3,8倍。达到同等隔热效果,所需隔热层厚度仅为传统材料的几分之一,且使用寿命长 良好的机械性能
质轻,柔韧,优良的抗拉强度 防火、疏水
防火性能为A1级,材料整体如荷叶般疏水。 易于加工、施工便捷
利用普通裁剪工具即可加工成适合复杂部件所需形状。 低厚度隔热层,大大缩短工时,大幅削减人力需求。 节省物流开支
更薄的隔热层,对比传统材料用量,大大降低物流成本
纳米气凝胶板
耐高温刚性保温隔热材料
气凝胶板是以二氧化硅气凝胶为主体原料,通过高科技工艺复合而成。
耐高温、平整、抗机械性、易于加工的气凝胶板,其导热系数极低,是工业保温隔热应用领域的主导材料之一。
适用于中、高温环境隔热的气凝胶板,是各行各业高温机械部件的理想保温隔热材料,也是使设备节能高效的首选保温隔热材料之一。
材料物理性能
包装状态 厚度
规格(长*宽) 导热系数 适用温度范围 密度 疏水性
片状
10mm、20mm、30mm,可订制不同厚度 900*580mm
?0.019w/mk(常温25?) 0--1000? 230—280 kg/m3 整体疏水
应用特性
隔热性能优越
隔热性能是传统材料的3到8倍,极大降低隔热层厚度,性能稳定,使用寿命长 防火性能优异 安全指数高
耐火焰,不燃烧,不产生烟,良好
的耐火焰烧穿性能 物理性能良好
具有良好的抗机械破化性能, 施工
便捷
亦可利用普通裁剪工具加工成适合
复杂部件及高温紧密空间隔热所需的形
状;大大缩短工时,大幅削减人力需求。
刘永明
英德市埃力生亚太电子有限公司
ABOUT YINGDE ALISON
Located in Yinde City, Guangdong Province, YINGDE ALISON ASIA PACIFIC ELECTRON CO., LTD. is not only an innovative high-tech company that combines the research, manufacture and sale of aerogel composite insulation material and vacuum insulation material, but also the leading producer of aerogel insulation material on large scale in China.
We have set up a team composed of senior engineers and superior management talent since the
establishment of YINGDE ALISON ASIA PACIFIC ELECTRON CO., LTD. “Technology
Innovation, Quality First” as our
R&D concept, “Energy Saving and
Environment Protection” as our theme,
we have successfully transformed this innovative technology-aerogel insulation technology-into aerogel composite insulation materials and industrial application solutions, and we have developed three series of products: aerogel blanket, aerogel panels and vacuum panels. Owing to its excellent performance in fire-proofing and thermal insulation, aerogel thermal insulation products can be widely used in industrial pipes, petroleum and petrochemicals, thermal power, smeltery, furnace, electronic appliance, construction, transportation and other field of thermal insulation. Energy saving, wall thickness reduction and effective volume increasing can be achieved, which are in lines with the national advocacy of energy-saving and emission-decreasing
Our administration is in strict accordance with ISO9001:2008 quality management standards. Holding
“Quality First, Service Foremost” as our
principle, we strive to provide our clients with the top-rated fire-resistant thermal insulation material and a package of fire-resistant thermal insulation solutions, solving the problems that can not be solved with the traditional thermal insulation materials.
Aerogel Blanket
Flexible Thermal Insulator for High Temperature in Industry
Aerogel blanket is made of silica aerogel by advanced technics. As one of the most advanced energy-saving
insulator, aerogle blanket is the perfect choice for pipes, tanks and equipments due to its flexibility, environment-friendly, radiation inhibition, easy application and low conductivity.
Physical properties
Package Form Thickness Width
Thermal
Conductivity Suitabel Temp. Density Hydrophobicity
Advantages
Roll
3mm、6mm、10mm,or as customer
requested 920mm、1200mm、1500mm ?
0.018w/m?k(at 25?)
-200?~90?,0?~600?,500?
~1000? 130-230kg/m Wholly
hydrophobic
3
Superior Insulation Performance
Insulation performance is 3—8 times
better than traditional insulation products with longer service life. For the same performance, thinkness is only a fraction of traditional materials.Excellent mechanical character. Light, flexible and good tensile strength
Hydrophobic and Fireproof
Wholly hydrophobic, fireproofness is as high as A1 class.
Easy Application
Can be cut with normal tools to fit for complex parts and required shape. Takes less time and labor to be installed.
Logistics Costs Savings
Compared with treditonal materials,
thinner insulation layer can greatly cut down logistics costs.
Aerogel Panel
Rigid Thermal Insulator for High Temperature
Aerogel panel is made of silica aerogel by advanced technics. It is one of the leading materials in thermal insulation industry due to its
thermostability, flatness, mechanical resistance, tractability and extremely low thermal conductivity. Being Suitable at the intermediate and high temperature, aerogel panel is the perfect choice for the machines and the equipments.
Physical properties:
Package Form Thickness
Size(Length*Width) Thermal
Conductivity Suitable Temp. Density Hydrophobicity
Sheet
10mm, 20mm, 30mm,or as
customer requested 900mm*580mm
?0.019w/m?k(at 25?) 0--1000?
230—280 kg/m3 Wholly hydrophobic
Advantages:
Superior Insulation Performance
Insulation performance is 3—8 times
better than traditional insulation products. Insulation materials thickness reduction, stable performance, long service life.
Excellent Fireproofness and High Security
Flame-spraying resistance, incombustibility, and smokelessness
篇二:01、一种气凝胶绝热复合材
料及其制备方法
篇三:气凝胶原理及市场
气凝胶市场调研报告
一、概述
二氧化硅气凝胶是一种合成的无定
形硅胶,与结晶硅胶显著不同。硅胶分
子由一个硅原子和两个氧原子构成。如
下图所示,硅胶有两种基本形式:无定
形硅胶和结晶硅胶。如果硅胶分子排列
整齐并且形成可重复样式,则为结晶硅
胶。如果硅胶分子排列不整齐,则为无
定形硅胶。
两种不同气凝胶产品的扫描电子显
微镜(SEM)图像显示,气凝胶存在无定形特性。粉末X光衍射没有发现可测量的结晶成分。在超过1200?(显著高于气凝胶材料的最高使用温度)时,气凝胶会转换为结晶相。
二氧化硅气凝胶又被称作“蓝烟”、“固体烟”,是目前已知的最轻的固体材料,也是迄今为止保温性能最好的材料。因其具有纳米多孔结构(1~100nm)、低密度(3~250kg/m3)、低介电常数(1.1~2.5)、低导热系数
(0.013~0.025W/(m?k))、高孔隙率(80~99.8%)、高比表面积
(500~1000m2/g)等特点,在力学、声学、热学、光学等诸方面显示出独特性质,在航天、军事、石油、化工、矿产、通讯、医用、建材、电子、冶金等众多领域有着广泛而巨大的应用价值,被称为“改变世界的神奇材料”。
气凝胶于1931年在美国发明。目前气凝胶全球重点发展区域主要集中在美国、德国、英国,其中,依托强大的技术开发实力和新产品开发力度,美国的应用领域尤为突出和领先。在高性能气凝胶应用方面,美国已经成功应用于航
空航天、新能源、建筑以及高级体育用品等方面。我国在气凝胶研究和开发方面尚属早期阶段,主要集中在附加值较高的航空航天、医药等方面,众多领域仍属空白。目前国际上关于气凝胶材料的研究工作主要集中在德国的维尔茨堡大学、BASF公司、美国的劳伦兹?利物莫尔国家实验室、桑迪亚国家实验室,法国的蒙彼利埃材料研究中心,日本高能物理国家实验室,美国阿斯彭气凝胶技术有限公司等。国内主要集中在同济大学波尔固体物理实验室、浙江省绍
兴市纳诺高科股份有限公司、广东埃力生高新科技有限公司、上海美桥科材料科技有限公司等。
二、基本特性
1、热学特性及其应用
热学特性
气凝胶的纳米多孔结构使它具有极佳的绝热性能,其热导率甚至比空气还要低,空气在常温真空状态下的热导率为0.026W/(m?k),而气凝胶在常温常压下的热导率一般小于
0.020W/(m?k),在抽真空的状态下,热导率可低至0.004W/(m?k)。
气凝胶之所以具有如此良好的绝热特性与它的高孔隙率有关。热量的传导主要通过三种途径来进行,气体传导,固体传导,辐射传导。在这三种方式中,通过气体传导的热量是很小的,因此大部分气体都具有非常低的热导率。常用的绝热材料都是多孔结构,其正是利用了空气占据了固体材料的一部分体积,从而降低了材料整体的热导率。气凝胶的孔隙率比普通绝热材料要大得多,其95%以上都是由空气构成,决定了其将具有与空气一样低的热导率。而且气凝胶中包含大量孔径小于70nm的孔,70nm是空气中主要成分氮气和氧气的自由程(气体分子两次碰撞之间的时间内经过的路程的统计平均值),因此意味着空气在气凝胶中将无法实现对流,使得气态热导率进一步降低。气凝胶中含量极少的固体骨架也是由纳米颗粒组成,其接触面积非常小,使得气凝胶同样具有极小的固态热导率。气凝胶的热辐射传导主要为发
生在3-5μm区域内的红外热辐射,其在常温下能够有效的阻挡红外热辐射,但随着温度的升高,红外热辐射透
过性增强。为了进一步降低高温红外热辐射,通常向气凝胶中加入遮光剂,如碳黑、二氧化钛等,遮光剂的使用能够大大降低高温下的红外热辐射。
应用
SiO2气凝胶作为一种纳米孔超级绝热材料,除具有极低的热导率之外还具有超轻质以及高热稳定性的特性,它在工业、民用、建筑、航天及军事等领域具有非常广泛的应用。 传统工业领域
如石化行业、化工行业、冶金行业等等,管道、炉窑及其它热工设备普遍存在,用气凝胶隔热材料替代传统的保温材料,节能效果明显。
太阳能利用
具有高度透光率及低热导率的气凝胶对入射光几乎没有反射损失,能有效地透过太阳光,因此气凝胶特别适合于用作太阳能集热器及其它集热装置的保温隔热材料,当太阳光透过气凝胶进入集热器内部,内部系统将太阳光的光能转化为热能,气凝胶又能有效阻止热量流失。 节能建筑
由于气凝胶既具有绝热特性,又具有吸声特性,且具有透光性,因此可以
将气凝胶夹在双层玻璃之间制成夹芯玻璃,其绝热效果比普通的双层玻璃高几倍,且具有降噪效果。将这种玻璃用于房屋的窗户,可以大大降低热量流失,有明显的节约能源的作用,以气凝胶为夹层的窗玻璃的热损失率比目前最好的窗系(氢气充填并用低发射率的铟氧化物或银作涂层)还要减少三分之二。如果将气凝胶玻璃用于高层建筑取代一般幕墙玻璃,将大大减轻建筑物自重,并能起到防火作用。
航空航天
与传统隔热材料相比,SiO2气凝胶隔热材料可以用更轻的质量、更小的体积达到更好的隔热效果,这一特点在航空、航天应用领域具有极大的优势。
气凝胶可以作为飞机上使用的隔热消音材料。据报道,航天飞机及宇宙飞船在重返大气层时要经历数千摄氏度的白炽高温,保护其安全重回地球的绝热材料正是SiO2气凝胶。美国NASA在“火星流浪者”的设计中,使用了SiO2气凝胶作为保温层,用来抵挡火星夜晚的超低温。 军事领域
SiO2气凝胶可作为飞机机舱的隔热
层材料。可以作为核潜艇、蒸汽动力导弹驱逐舰的核反应堆、蒸发器、锅炉以及复杂的高温蒸汽管路系统的高效隔热材料,可以增强隔热效果,降低舱内温度,同时有效降低隔热材料的用量,增大舱内的使用空间,有效改善各种工作环境。 家电
用块状、颗粒状或粉末状的气凝胶取代氟里昂发制的聚氨酯泡沫作为冰箱等低温系统的隔热材料,可以防止氟里昂气体泄漏破坏大气臭氧层,从而保护人类的生存环境。
服装
将气凝胶作为冬季保暖服装的衬料可以使服装既轻质又保暖。
2、声学特性及其应用
声学特性
吸声材料要求材料内部充满孔隙,并且孔隙是互相连通且与表面相通的。当声波入射到材料表面时,一部分在材料表面被反射,另一部分则透入到材料内部向前传播。声波在传播过程中,其产生的振动引起小孔或间隙内的空气运动,造成和孔壁的摩擦,紧靠孔壁和纤维表面的空气受孔壁的影响不易流动,
由于摩擦和粘滞力的作用,使相当一部分声能转化为热能。
气凝胶内部充满了两端开放并与表面相通的纳米孔,其高达1000m2/g的比表面积说明了其中包含孔的数量之多,因此声音在其中传播时,声能将被其大量存在的孔壁大大消耗,这使得气凝胶具有比普通多孔材料高数十倍的吸声效果。另外气凝胶热稳定性非常好,耐腐蚀,且经过表面处理的气凝胶疏水,这使其在极端高温及恶劣腐蚀环境下仍具有良好的吸声性能。目前使用的普通吸声材料如玻璃棉、矿物棉、岩棉等,吸声效率不高,且性能不稳定。气凝胶作为一种新型吸声材料,不但吸声效果更好,且超轻质,无污染,它的用途将非常广泛,尤其在航空航天方面由于其轻质的特点,将成为吸声材料的首选。此外,还可将气凝胶材料用做建筑的吸声材料,有优良的隔音效果。
应用
由于气凝胶的密度可以通过改变制备条件对其进行控制,因此使得声阻亦可调。这一特性使得气凝胶可作为声阻耦合材料,如作为压电陶瓷与空气的声
阻耦合材料。压电陶瓷具有极高的声阻,空气则具有极低的声阻,阻抗在二者之间某个值的材料能够匹配声学阻抗。用SiO2气凝胶耦合高声阻的压电陶瓷和低声阻的空气,Krauss等报道这一耦合结果使声强提高43.5dB。
水声反声材料是指声波由水中入射到材料层上能无损耗地全部反射出去的材料。在潜艇上构成声纳设备声学系统的材料中,水声反声材料是非常重要的,它可以使声纳单方向工作,消除非探测方向来的假目标信号的干扰,同时隔离装备体自身噪声,提高声纳的信噪比和增益。特性阻抗与水的特性阻抗严重失配的材料可用作水声反声材料。常压下空气的密度和声速都远远小于水的密度和声速,空气的特性阻抗将比水小得多,与水阻抗失配严重,因此含有大量空气的材料可作为常压水中的反声材料。气凝胶高孔隙率且超轻质的特点使其成为最佳的水声反声材料,既具有良好的水声反声效果,又不增加潜艇的重量。
3、催化特性及其应用
催化特性
超微粒子特定的表面结构有利于活
性组分的分散,从而可以对许多催化过程产生显著的影响。气凝胶是一种由纳米粒子组成的固体材料,具有小粒径、高比表面积和低密度等特点,这些特点使气凝胶催化剂的活性和选择性均远远高于常规催化剂,而且活性组分可以非常均匀地分散于载体中,同时它还具有优良的热稳定性,可以有效的减少副反应发生。因此气凝胶作为催化剂,其活性、选择性和寿命都可以得到大幅度地提高,具有非常良好的催化特性。 应用
1938年,Kearby 等发现在醇向胺的转化过程中,Cr2O3—Al2O3复合氧化物气凝胶是一种性能良好的催化剂。1974年,Gardes 等制备了NiO/Al2O3 气凝胶催化剂并把它应用于乙苯脱乙基制苯,具有非常良好的效果。初期气凝胶催化剂主要用于一些有工业应用背景的有机反应,如乙酸转化为丙酮、丙酸转化为二乙基丙酮等反应,近年来已经发现了气凝胶更多的催化特性。
4、吸附特性及应用
由于气凝胶由纳米颗粒骨架构成,具有高通透性的三维纳米网络结构,拥有很高的比表面积(600,1200 m2/g) 和
孔隙率(高达90 %以上),且孔洞又与外界相通,因此它具有非常良好的吸附特性,在气体过滤器、吸附介质方面有着很大的应用价值。
对比疏水SiO2气凝胶、活性炭纤维以及活性炭颗粒对吸附介质为苯、甲苯、四氯
化碳、乙醛的吸附性能测试结果,比较发现,SiO2气凝胶的吸附性能较活性炭纤维(ACF) 和活性炭颗粒(GAC) 更为优越。而且通过改性制备出的疏水SiO2气凝胶,可以避免亲水型活性炭在潮湿环境下吸附性能大幅降低。同时若将SiO2气凝胶进行第一次吸附脱附后,再次进行吸附研究,SiO2气凝胶可方便地经由热气流脱附,再吸附容量基本不变,这就为循环利用创造了有利的条件。
5、光学特性及应用
纯净的SiO2气凝胶是透明无色的,它的折射率(1.006,1.06)非常接近于空气的折射率,这意味着SiO2气凝胶对入射光几乎没有反射损失,能有效地透过太阳光。因此,SiO2气凝胶能够被用来制作绝热降噪玻璃。利用不同密度的SiO2气凝胶膜对不同波长的光制备光耦
合材料,可以得到高级的光增透膜。
当通过控制制备条件获得不同密度的SiO2气凝胶时,它的折射率可在1.008-1.4范围内变化,因此SiO2气凝胶可作为切仑科夫探测器中的介质材料,用来探测高能粒子的质量和能量。
6、电学特性及应用
气凝胶具有低介电常数(1e2),而且可通过改变其密度调节介电常数值。随着微电子工业的迅速发展,对集成电路运算速度的要求越来越高。一般而言,所用衬底材料的介电常数越低,则运算速度越快。现在集成电路所用的衬底材料为Al2O3,其介电常数为10,目前的趋势是使用聚酰亚胺或其它高聚物介电材料替代Al2O3,然而,高聚物的热膨胀系数较高,容易引起应力以及变形。气凝胶具有一些更优越的特性,其介电常数值很低且可以调节,其热膨胀系数与硅材料相近因此应力很小,而且相对聚酰亚胺它有良好的高温稳定性。因此如将集成电路所用的衬底材料改成气凝胶薄膜,其运算速度可提高3倍。
三、制备工艺
目前SiO2气(转载于:www.xiElw.coM
写论文 网:气凝胶绝热材料)凝胶的制备
由两个过程构成:溶胶—凝胶过程和醇
凝胶的干燥工艺。
范文二:气凝胶——”最棒“的绝热材料
气凝胶是由纳米多孔骨架结构所构成的新型固体材料,其中90%以上的体积由空气所占据,是目前世界上最轻的固体材料。气凝胶的这种特殊结构,使其成为了一种超隔热材料,这也是世界上研究最多的气凝胶性能。气凝胶虽然具有优异的保温性能,但是脆性大,极大的限制了其应用。所以目前商业化气凝胶隔热材料主要是由玻璃纤维增强的氧化硅气凝胶复合材料。
气凝胶绝热毡
管道保温性能对比
气凝胶保温衣
绝热采光板
典型的应用领域
热注蒸汽管道保温
建筑围护结构超级保温材料
LNG输送管道保冷
轨道客车保温
矿用救生舱隔热
军事用途
气凝胶超保温材料的机理:
1.对流:当气凝胶材料中的气孔直径小于70nm时,气孔内的空气分子就失去了自由流动的能力,相对地附着在气孔壁上,这时材料处于近似真空状态。2.辐射:由于气凝胶内的气孔均为纳米级气孔再加材料本身极低的体积密度,使材料内部气孔壁数目趋于“无穷多“,对于每一个气孔壁来说都有遮热板的作用,因而产生近于”无穷多遮热板“的效应,从而使辐射传热下降到近乎最低极限。3.热传导:由于近于无穷多纳米孔的存在,热流在固体中就只能沿着气孔壁传递,近于无穷多的气孔壁构成了近于“无穷长路劲”效应,使得固体热传导的能力下降到接近最低极限。
范文三:高温气凝胶超级绝热材料的研究现状
高温气凝胶超级绝热材料的研究现状
滕凯明,崔升,沈晓冬
(南京工业大学材料科学与工程学院 南京 210009)
文 摘 随着航天航空新技术的飞速发展,研究和开发耐更高温度、低密度、超低热导率的超级绝热材料成为了隔热材料的一个重要发展方向。气凝胶由于其独特的纳米网络结构,具有很低的体积密度,比空气还低的热导率,是首选的超级绝热材料。笔者对气凝胶的绝热机理进行了介绍,并重点对几种颇有前景的高温高效隔热材料如Al2O3气凝胶、ZrO2气凝胶等的特点与制备进行了综述。 关键词 高温,气凝胶,超级绝热材料
The Status of Study on Aerogel Applied as
Super Thermal Insulation Material at High Temperature
Teng kaiming, Cui Sheng, Shen Xiaodong
(College of Material Science and Technology, Nanjing University of Technology
Nanjing 210009)
Abstract Along with the rapid development of new aviation technology, researching and developing super thermal insulation materials with lower density, super low thermal conductivity at higher temperature has been an important tendency. Because of unique nanometer network structure, the aerogel have the particular properties such as very low density, lower thermal conductivity than air, which make it be the best super thermal insulation material. In this paper the thermal insulating mechanism of aerogel is introduced, and several types of highly efficient thermal insulation materials at high temperature with great prospect are reviewed, which are alumina aerogels, zirconia aerogels etal. The main parts are characteristics and preparations.
Key words High temperature, aerogel, Super thermal insulation material 作者简介:滕凯明,(1984-),硕士研究生,主要从事气凝胶隔热材料方面的研究工作。E-mail:tkming@126.com 联系电话:13776504755。
1 概述
绝热材料在航空航天、能源、化工和冶金等众多工业领域已被广泛应用,特别是航空航天领域超音速飞行器等的提速,对绝热材料提出了更高的要求,传统隔热材料具有优异的隔热性能,但缺乏高温强度,且密度较大,无法满足实际需要。因此对耐更高温度(≥1200℃)、超低体积密度、低热导率的超级绝热材料提出了要求。虽然处于静止状态的空气及大部分气体的导热系数都很低,但是由于对流传热,以及对红外辐射的透明性,决定了它们无法单独用作绝热材料。此外,纤维质绝热材料虽然也能满足超级绝热材料的低密度、耐高温、低热导的要求,但是它的孔隙是由纤维堆积而成的,随着体积密度的减小,气孔尺寸的增大,在高温使用时其热导系数会急剧增大,也不能单独作为高温超级绝热材料应用。
超级绝热(Super insulation)材料的概念是在1992年美国学者Hunt. A. J等在国际材料工程大会上就提出的,一般是指在预定的使用条件下,其导热系数低于“无对流空气”导热系数的绝热材料[1~3]。纳米孔超级绝热材料应同时具备以下几个特征[4]:
(1)材料内几乎所有的气孔尺寸都应在100nm以下;
(2)材料内大部分(80%以上)的气孔尺寸都应
(3)材料应具有很低的体积密度;
(4)材料在常温和使用温度下,都应该有比“无对流空气”更低的导热系数;
(5)材料还应具有较好的耐高温性能。
结合以上纳米孔超级绝热材料的结构与特点,可以发现具有一定耐高温性能的氧化物气凝胶复合材料是制备该种超级绝热材料的最佳原料了,能满足纳米孔超级绝热材料的各项要求。气凝胶是一种分散介质为气体的凝胶材料,是由胶体粒子或高聚物分子相互聚结成的一种具有网络结构的纳米多孔性固体材料,其固体相和孔隙结构均在纳米量级。SiO2气凝胶等无机氧化物气凝胶,因为其独特的结构和性质,如密度可低至3kg/m3,孔隙率可高达99%以上,常温热导率可低达0.012W/(m?K),真空条件下可低至0.001W/(m?K),是目前隔热性能最好的材料。SiO2气凝胶从1931年产生以来,是国内外研究最多也是最成熟的一种气凝胶,在多个领域有了广泛的应用,特别是在绝热领域最为活跃。在所有的文献报
道中,最具有实用价值的块体材料要数美国NASA Ames研究中心开发的陶瓷纤维-SiO2气凝胶复合材料[5,6]。但是SiO2气凝胶耐温性有限,使用温度一般在700℃左右,最高不能超过1000℃,1000℃以上就会致密化,结晶[7]。
若氧化物在结晶状态时比石英有更好的耐火度的话,那么它们的气凝胶结构也应该比SiO2气凝胶更耐高温。本文主要对气凝胶的绝热机理进行了介绍,并重点对几种颇有前景的高温高效隔热材料如Al2O3气凝胶、ZrO2气凝胶等的特点与制备进行了综述。
2 气凝胶超级绝热材料的绝热机理
绝大部分绝热材料的传热主要由以下4个部分构成的[8]:固体材料的热传导(Qs);气体分子的热传导(Qg);气体的对流传热(Qc);红外辐射传热(Qr)。因此,总传热量为:Q= Qs+Qg+Qc+ Qr。相应地,总的表观热导率为:λ=λs+λg+λc+λr。气凝胶超级绝热材料之所以有如此低的热导率,就需从以上4个方面入手对材料进行分析。
(1)固体热传导:由于气凝胶固体本身所占质量分数很小且是多孔体,孔直径均在纳米尺度内,固相部分可看成是由许许多多的微孔的薄孔壁组成,热量在固体中的传递要经过近于无穷长的路程,气凝胶中的固体导热能力被这种巨大的长路径效应大大减弱变得很小,据测定SiO2气凝胶的固体热传导率比其在玻璃态时要低2~3个数量级。
(2)辐射热传导:由于其纳米孔结构,使得材料内部形成了近似于无穷多的固/气界面,热辐射的射线穿过每一层界面时,都会发生反射、吸收、透射和再辐射,相当于在热辐射的传播路径上,设置了近于无穷多的遮热板,近于无穷多次的反射作用,使热辐射的传播能力迅速衰减,最后大部分被吸收在绝热材料靠近热面一侧的表层,常温下辐射热传导变得很低。
(3)气体分子热传导:根据分子碰撞理论,气体热量的传递主要是通过高温侧较高速度的分子与低温侧较低速度的分子相互碰撞,逐级传递能量。而气体分子的平均自由程一般在纳米级范围内,如0℃时,空气分子的平均自由程约为 60nm。气凝胶的气孔尺寸绝大部分小于这一临界尺寸,使得气凝胶纳米孔内的气体分子无法发生碰撞,从本质上切断了气体分子由于热运动撞击产生热传导。
(4)对流热传导:气体进行对流传热,必须有足够大的空间,气凝胶的气
孔孔径一般小于50nm,在这样的纳米孔内,所有的空气分子都失去了宏观迁移能力,不具备对流传热的条件,因此气凝胶的对流传热也被很好地限制了。
可见,气凝胶中的四种传热都被很好地限制或减弱了,再加上在高温时热辐射吸收方面对材料进行改性,可以使材料在高温和常温时均有较低的导热系数。 3 高温气凝胶绝热材料的制备研究
目前氧化物气凝胶的合成过程一般包括溶胶-凝胶水解缩合和超临界干燥两个过程。溶胶-凝胶过程常采用金属醇盐或金属盐的水解方法,反应式如下:
水解反应 MOR+H2O→MOH+HOR
缩聚反应 MOR+HOM→MOM+HOR
MOH+HOM→H2O+MOM
式中M为金属或Si,R为烷基基团。将醇盐与水反应水解,水解产物之间发生缩聚反应最终形成由光滑胶粒构成的凝胶[9~12]。
凝胶形成后,经老化、防开裂、表面修饰等过程得到具有一定初步强度的醇凝胶,便可进行干燥了。使用传统的干燥方法时,即在室温或适当加热条件下,由于凝胶表面有大量的-OH等亲水离子团,使得凝胶体的微孔隙都有很强的毛细作用。强大的毛细作用力导致凝胶体的纳米量级的孔隙趋于消失,凝胶体积收缩、开裂,体积密度迅速增大得到碎裂的干凝胶。目前,主要采用的干燥方法有超临界干燥法和非超临界干燥法:
(1)超临界干燥法:目前比较成熟的新型干燥技术,其基本原理是:在超临界状态下,气液界面消失,表面张力不复存在。超临界流体在从凝胶排出的过程当中,不会导致其网络骨架的收缩及结构的坍塌,因而最后可以得到保持凝胶原有结构的块状气凝胶[13]。目前国内外大都采用液态CO2和乙醇为干燥介质。
(2)非超临界干燥法:一种是将凝胶陈化之后,用表面张力小的液体置换凝胶中表面张力大的液体,然后于常压或次临界压力下分步干燥而得气凝胶;另一种是将陈化后的气凝胶进行烷基化处理,同时水被有机溶剂置换,然后常压下干燥。采用多种硅源,结合各种非超临界干燥法已成功制备了性能较好的SiO2气凝胶[14~17]。
纯气凝胶都具有脆性大、强度低、高温下辐射热传导急剧上升等固有缺陷,要使其能在较高温度下使用,需要对其复合改性。其中对于SiO2气凝胶的增强增
韧,国内外研究者也做了许多工作[18~21]。增强体多为无机纤维,是由于其具有低密度、高热容、低导热、较高的抗拉抗压强度、良好的耐温性[22](大多能耐1200℃以上)。要降低辐射热导率,就需要在气凝胶中复合可以吸收或散射红外光的遮光剂,目前研究的最多的还是TiO2[6,18,23]。此外,由于六钛酸钾晶须具有低热导、负的温度系数、高的红外线反射性能和高温吸音性能,也是一种非常有前景的遮光剂[24]。以上过程对所有气凝胶制备和改性普遍适用。
3.1 Al2O3气凝胶
氧化铝(Al2O3)气凝胶具有密度低、比表面积大、孔隙率高以及结构强度较大等优良特性,可广泛用于隔热材料、催化剂及载体等领域。Al2O3凝胶最早是由美国的Yoldas[25]制备出来的,他采取金属有机化合物在催化剂的作用下水解、聚合形成凝胶。
目前,Al2O3气凝胶的制备原理与SiO2气凝胶类似,溶胶-凝胶工艺和超临界干燥法,一般用醇铝盐和无机铝盐的水解缩聚形成凝胶。Al2O3气凝胶的制备工艺的研究不如与SiO2气凝胶成熟,到目前为止尚处于探索阶段,制备参数如醇铝盐与水的比例、醇盐的类型、溶剂的类型、温度、乙醇的用量、由催化剂所决定的溶液的pH值、老化时间以及干燥过程等均影响气凝胶的性质,尚未形成一套稳定的工艺。国内对氧化铝气凝胶的研究报道很少,甘礼华等[26]以无机铝盐Al(H2O)9(NO3)3为前驱体,甲酰胺作为干燥控制化学添加剂(DCCA),l,2-环氧丙烷作为凝胶网络诱导剂,经过溶胶-凝胶过程制得Al2O3凝胶,在常压条件下,对凝胶进行干燥,制得密度约为300kg/m3、比表面积460m2/g的乳白色、半透明、轻质、块状Al2O3气凝胶。
其中J. F. 国外对于Al2O3气凝胶的研究要更全面些,已取得一些重要的进展。
Poco等[27]以三仲丁基醇铝为先驱体,无水甲醇和乙醇为溶剂,乙酸为催化剂,采用两步溶胶-凝胶法,结合甲醇超临界干燥,制得了异常坚固、稳定、气孔率达98%以上的无裂缝的块状氧化铝气凝胶,它独特的多晶结构使其具有较优的物理性能,密度为37kg/m3的的气凝胶,比表面积376m2/g,弹性模量550kPa,30℃, 400℃ 和800℃时的热导率分别为:0.029,0.098和0.298W/(m?K),所有的被测指标除了比表面积均优于同密度的SiO2气凝胶,而且应用的温度范围更大,该气凝胶热处理到1050℃时才有大约2%的线性形变,具有很好的耐温性和热稳定性,
这也是为数不多的把Al2O3气凝胶作为太空飞行器的热防护材料来研究的文献之
一。Jerzy Walendziewski等[28]分别用二-丁醇铝盐和异丙醇铝盐作为前驱体,用苯、异丙醇、甲醇作为溶剂,无催化剂,一步溶胶-凝胶法结合超临界干燥,500℃煅烧,制得块状气凝胶,其比表面积可高达498m2/g,总孔容可高达13.1m3/g。Yasuyuki Mizushima等[29]用超临界干燥法,通过在Al2O3气凝胶中掺入SiO2,P2O5,BaO,SiC晶须等添加剂,制得了耐高温的Al2O3气凝胶,使其在1200℃的高温下仍能保持搞得比表面积,为114.3m2/g,提高了气凝胶的烧结温度。以上均是以醇铝盐为前驱体,效果较好。 Theodore F. Baumann等[30]用无机铝盐AlCl3?6H2O或Al(NO3)3?9H2O为先驱体,环氧丙烷为网络诱导剂,制得了低密度60~130kg/m3,高比表面积600~700m2/g的块状气凝胶,由声学测试知它们均比胶质的网络结构坚固得多,并且均可在800℃基本不损失比表面积和块体性的基础上,转变为γ-Al2O3。
除了以上单纯Al2O3气凝胶外,也有Al2O3与其它氧化物的复合气凝胶的制备研究。P.R. Aravind等[31]对不同铝含量的0、5、10、15、20和25 wt.%的Al2O3/SiO2气复合凝胶,在500、700、900和1200℃温度下热处理后的样品比表面积进行测定,发现经1200℃热处理后,纯SiO2气凝胶比表面积为零,而铝含量较高的气凝胶比表面积最高为88 m2/g,再次反映了Al2O3气凝胶的耐温性更好。
3.2 ZrO2气凝胶
ZrO2具有独特的力学、电学、光学性质和优良的耐高温性能,因而引起了科学界和产业界的广泛关注。而ZrO2气凝胶则同时具有一般ZrO2所拥有的特性外,还具有一般气凝胶所具有的优良特性,也是高温轻质绝热材料的良好取材。 目前,对以锆醇盐或无机锆盐为原料采用沉淀法或溶胶-凝胶法制备ZrO2气凝胶的研究报道已较多[32~33]。作为先驱体的锆醇盐有四丁醇锆[34]、异丙醇锆等,J. Mrowiec-Bia?on等[35]以异丙醇锆为先驱体,酸催化溶胶-凝胶法结合CO2超临界干燥,500℃煅烧,制得了小块的ZrO2气凝胶,比表面积高达562m2/g、密度0.58kg/m3、孔体积1.34cm3/g。
无机锆盐为先驱体制备ZrO2气凝胶,大都用的是醇-水溶液加热法。该法的原理[36]是:无机锆盐的醇水溶液在加热时,溶液的介电常数和溶剂化能会显著下降使得溶液变为饱和状态而形成胶体,与此同时无机锆盐的醇水溶液也会部分
发生水解而形成胶体。是1995年Moon等[37]首次采用,以氧氯化锆为起始原料、羟丙基纤维素为分散剂,通过添加氨水调节体系pH值,制备了单分散的球形ZrO2粉体。自此以来,采用醇-水溶液加热法制备ZrO2粉体引起了科研工作者的极大兴趣[38~40]。不过此方法难以获得整块的气凝胶,而是超细的气凝胶粉体。其中武志刚等制备了不同Zr含量(10~90%)具有介孔结构(2~50nm)的ZrO2/SiO2颗粒状的气凝胶,比表面积最高达730m2/g,随着Zr含量的增加,比表面积逐渐降低,可见ZrO2气凝胶网络结构不如SiO2的好。此外还有其它方法如Zhongqiang Zhao等[41]采用电解氧氯化锆溶液制得高比表面积的ZrO2气凝胶,达640m2/g。气孔尺寸约为9.7nm,为不透明粉体。
4. 结束语
目前,与SiO2气凝胶相比,Al2O3、ZrO2等气凝胶的文献报道很少,且多是关于光学和催化方面的,绝热方面寥寥无几。虽然在耐温性能方面,它们确实要比SiO2气凝胶好,特别是Al2O3气凝胶,已制得各种性能都比SiO2气凝胶优异的完整块状气凝胶,但仍存在问题:
(1)制备得到的气凝胶材料绝大部分是粉体并非块体,制备工艺复杂,不易控制,特别是ZrO2气凝胶,到目前为止还未有完整块状出现,因此可以考虑与纳米网络结构更完整的SiO2气凝胶复合来制成块材。
(2)气凝胶本身的力学强度低、高温辐射热传导系数高等缺陷在Al2O3、ZrO2气凝胶上仍然存在,可以用纤维增强复合改性,用遮光剂来降低高温热辐射传导。
(3)作为先驱体的醇锆盐、醇铝盐,价格比硅醇盐昂贵的多,加上超临界干燥工艺耗时长、效率低,使得制备成本高居不下,而用成本较低的无机盐先驱体和常压干燥,无法得到作为块状使用的高温绝热气凝胶材料。
因此,若能简化其制备工艺、复合、掺杂改性优化其性能,使其功能化更强等方面取得重大突破,制备出耐更高温度、满足更复杂的工作环境的气凝胶超级绝热材料,必将在航空航天领域有着广阔的应用前景。若能再降低制备成本,在民用方面也将取得大规模的推广使用。
参考文献
1 Jochen,Fricke.Aerogel and their applications.Journal of Non-crystalline Solids,1992;
219:356~362
2 倪文,张丰收.热流在多孔层绝热材料中的传导原理及绝热材料的优化设计.新型建筑材料,2001(2):31~33
3 Schlegel E,Haeussler K S,Seifat H.Micro-porosity and its use in highly efficient thermal insulating materials.CIF Ceramic Forum International,1998;76(8):7~10
4 倪文,刘凤梅.纳米孔超级绝热材料的原理及制备.新型建筑材料,2002;1:36~38 5 Young-Geun Kwon,Se-Young Choi.Ambient-Dried Silica Aerogel Doped with TiO2 Powder for Thermal Insulation.J Mater Sci,2000;35:60~75
6 Zeng S Q,Hunt A,Greif R.Theoretical Modeling of Carbon Conten to Minimize Heat Transfer in Silica Aerogel.J Non-Cryst Solids,1995;186:271
7 Carlos Folgar,Diane Folz,Carlos Suchicital,etal.Microstructural evolution in silica aerogel.Journal of Non-Crystalline Solids,2007;353:14831490
8 邓蔚,钱立军.纳米孔硅质绝热材料.宇航材料工艺,2002;1:1~7
9 H D Gesser,P C Goswami.Aerogels and related porous materials.Chem Rev,1989;89:765
10 Larry L Hench,Jon K West.The sol-gel process.Chem Rev,1990;90(1):33
11 M K Titulaer,M Jden Exterm,H alsma,etal.Control of the porous structure of silica gel by the preparation pH and drying.J Non-Cryst Solids,1994;170:11
12 Dale W Schaefer.Polymers,fractals,and ceramic materials.Science,1989;243:1023 13 胡惠康,甘礼华,李光明等.超临界干燥技术.实验室研究与探索,2000;19(2):33~35 14 Husing N,Schuber U.Aerogels-airy materials:chemistry,structure,and properties.Chem.Int.Ed.,1998;377(1/2):22~46
15 沈军,周斌,吴广明等.纳米孔超级绝热材料气凝胶的制备与热学特性.过程工程学报,2002;2(4):341~345
16 陈龙武,甘礼华,侯秀红.SiO2气凝胶的非超临界干燥法制备及其形成过程.物理化学学报,2003;19(9):819~823
17 陈龙武,张宇星,甘礼华等.气凝胶的非超临界干燥制备技术.实验室研究与探索,2001;2(6):54~57
18 王珏,沈军,J Fricke.高效隔热材料掺TiO2及玻璃纤维硅石气凝胶的研制.材料研究学报,1995;9(6):568~572.
19 Kelly E.Parmenter,Frederick Milstein.Mechanical Properties of Silica Aerogels.Journal of Non-Crystalline Solid,1998;223:179~189
20 Cuunington G R,Lee S M.Radiative Properties of Fiber-Reinforced aerogel:Theory versus Experiment.Journal of Thermophysics and HeatTransfer,1998;12(1):17~22
21 梁庆宣.水镁石纤维增强SiO2气凝胶超级绝热材料研究.长安大学硕士学位论文,2006
22 李贵佳,张伟儒,尹衍升等.无机纤维隔热材料在航空航天热防护工程中的应用.陶瓷,2004(2):28~31
23 Kuhn J,Gleissner T,Arduini Schuster M C,etal.Integration of Minera lPowders into SiO2 Aerogels.Journal of Non-Crystalline Solids,1995;186:291~295
24 张娜,张玉军,田庭艳等.高温低热导率隔热材料的研究现状及进展.中国陶瓷,2006;42(1):16~18
25 Yoldas B E.J Ceram Bull,1975;54(3):86
26 徐子颉,甘礼华,庞颖聪等.物理化学学报,2005;21(2):221
27 J.F.Poco,J.H.Satcher Jr.,L.W. Hrubesh.Synthesis of high porosity,monolithic alumina aerogels.Journal of Non-Crystalline Solids,2001;285:57~63
28 Jerzy Walendziewski,Marek Stolarski.Synthsis and Properties of Alumina Aerogels. React Kinet Catal Lett,2000;71(2):201~207
29 Yasuyuki Mizushima,Makoto Hori.Preparation of heat-resistant alumina aerogels.Journal of Materials Research,1993;8(11):2993~2999
30 Theodore F.Baumann,Alexander E.Gash,Sarah C.Chinn,etal.Synthesis of High Surface Area Alumina Aerogels without the Use of Alkoxide Precursors.Chemistry of Materials,2005;17(2):395~401
31 P.R.Aravind,P.Mukundan,P.Krishna Pillai,etal.Mesoporous silica-alumina aerogels with high thermal pore stability through hybrid sol-gel route followed by subcritical drying. Microporous and Mesoporous Materials, 2006;96:14~20
32 Dong Jin Suh,Tae-Jin Park.Synthesis of high-surface-area zirconia aerogels with a
Chem.Mater.,2002;14(4):well-developed mesoporous texture using CO2 supercritical drying.
1452~1454
33 Manish K Mishra,Tyagi B,Raksh V Jasra.Effect of Synthetic Parameters on Structural, Textural, and Catalytic Properties of Nanocrystalline Sulfated Zirconia Prepared by Sol-Gel Technique.Ind.Eng.Chem.Res.,2003;42(23):5727~5736.
34 Carsten Stocker,Micheal Schneider,Alfons Baiker.Zirconia Aerogels and Xerogels: Influence of Solvent and Acid on Structural Properties. Journal of Porous Materials,1995;2:171~183
35 J.Mrowiec-Bia?on,L.Pajak,A.B.Jarzebski,etal.Preparation effects on zirconia aerogel morphology.Journal of Non-Crystalline Solids,1998;225:115~119
36 白利红,马宏勋,高春光等.醇-水溶液加热法制备ZrO2气凝胶的研究.分子催化,2006;20(6):539~544
37 Moon Y T,Park H K,Kim D K,etal.Preparation of Monodisperse and Spherical Zirconia Powders by Heating of Alcohol–Aqueous Salt Solutions.J.Am.Ceram.Soc.,1995;78(10):2690~2694
38 Li W,Gao L,Guo J K.Synthesis of yttria-stabilized zirconia nanoparticles by heating of alcohol-aqueous salt solutions.Nanostruc.Mater,1998;10:1043~1049
39 Wu Zhi-gang(武志刚),Zhao Yong-xiang(赵永祥),Liu dian-sheng(刘滇生).The synthesis and characterization of mesoporous silica-zirconia aerogels.J.Funct.Mater.(功能材料),2004;3(35):389~391
40 Zhi Gang Wu,Yong Xiang Zhao,Ling Ping Xu,eta.Preparation of zirconia aerogel by heating of alcohol–aqueous salt solution.J.Non-Cryst Solids,2003;330:274~277
41 Zhongqiang Zhao,Dairong Chen,and Xiuling Jiao.Zirconia Aerogels with High Surface Area Derived from Sols Prepared by Electrolyzing Zirconium Oxychloride Solution: Comparison of Aerogels Prepared by Freeze-Drying and Supercritical CO2(l) Extraction.J.Phy.Chem.C,2007;111:18738~18743
范文四:20 气凝胶超级绝热材料保温节能技术
20 气凝胶超级绝热材料保温节能技术
一、技术名称:气凝胶超级绝热材料保温节能技术
二、适用范围: 建材行业 陶瓷、玻璃、耐火材料等窑炉保温;原油贮罐及管道保温;化工、化肥设备管道保温等
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状
1.平板玻璃窑炉墙砌筑及保温、能耗情况
玻璃窑炉的炉体保温材料一般为轻质保温砖、磷酸盐珠光体、珍珠岩等,这些保温材料的导热系数较高,通常在0.05 W/m?K(常温)以上,即使使用厚度较大,散热量仍然很大。玻璃窑炉体散热量可占玻璃熔化总能耗的1/3。而美国、日本等发达国家仅通过提高保温材料性就能取得约30%的节能效果,与国外先进水平相比,我国璃窑炉能耗比国外高30%左右。
2.陶瓷行业炉窑保温、能耗情况
目前,我国陶瓷行业的辊道窑都是标准化、系列化设计制造,辊道窑外壁散热热耗高达20%以上。我国陶瓷工业的能源利用率与国外相比差距较大,发达国家的能源利用率一般高达50%以上,而我国仅达到28~30%。
四、技术内容
1.技术原理
使用气凝胶超级绝热材料,替代或部分替代传统绝热材料。由于本材料的绝热性能远远优于传统的绝热材料,所以在使用时表面能量损失极少,具有明显的节能效果或可实现更优秀的保温设计方案。同时,气凝胶材料为A1级不燃材料,因此安全环保,使用效果稳定,寿命长。
2.关键技术
(1)气凝胶中纳米级孔洞中的空气不能自由流动,消除了空气对流传热;
(2)气凝胶中高达80%以上的成分是空气,固体成分少,且热传导路径细长,从而大大减轻了固体热传导;
(3)纳米级孔洞的孔径(大部分为20~50nm)小于空气分子自由程(70nm),大大减弱了空气分子发生碰撞而形成的热传导;
(4)存在大量的气固界面,并添加了特殊的遮光剂,大大阻隔了热辐射。
3.工艺流程
气凝胶超级绝热保温材料的立体结构及分子结构见图1。
O O O O O O
图1气凝胶超级绝热保温材料的立体结构图和分子结构图
五、主要技术指标
1.适应从-273~1000℃范围的工程保温应用;
2.导热系数0.015~0.018 W/m·K;
3.完全憎水且防水,部分型号按需要可设计成透水汽,避免了传统保温材料吸潮而导致的隔热保温性能下降和对管道、设备的腐蚀等问题。
六、技术应用情况
该技术于2012年通过中国建材联合会组织的科技成果鉴定。目前,该技术已经在浮法玻璃生产线上、陶瓷生产线、油田蒸汽管道、原油贮罐的罐顶保温、光热发电高温管道保温上成功使用,节能效果明显。其中,在玻璃窑炉上使用后的散热率可下降6%~10%。
七、典型用户及投资效益
典型用户:江苏华尔润玻璃集团、江苏油田、克拉玛依油田、益科博能源(上海)有限公司、江西新阳陶瓷有限公司
典型案例1
建设规模:500t/d浮法玻璃生产线节能改造项目(改造后510 t/d)。主要技改内容:在原外表面去除较少的角钢,将气凝胶材料及辅材安装上去,在其外表面使用角钢焊接固定好。施工不需停产,不影响生产。主要设备包括气凝胶超级绝热材料(高温型、中温型)、保温棉、玻纤毡和角钢等。节能技改投资额240万元,建设期10天。每年可节能1174tce,年节能经济效益约为200万元,投资回收期约1.2年。
典型案例2
建设规模:540t/d浮法玻璃生产线节能改造项目。主要技改内容:在原外表面去除较少的角钢,将气凝胶材料及辅材安装上去,在其外表面使用角钢焊接固定好。施工不需停产,不影响生产。主要设备包括气凝胶超级绝热材料(高温型、中温型)、保温棉、玻纤毡和角钢等。节能技改投资额214万元,建设期10天。每年可节能2008tce,年节能经济效益为180万元,投资回收期约为1.2年。
八、推广前景和节能潜力
预计到2015年可在浮法玻璃行业推广50条生产线,建筑陶瓷行业推广5000条生产线,有色金属、钢铁等行业可推广30%,可形成的年节能能力为65万tce。
范文五:SiO2气凝胶绝热材料开发技术学习心得
SiO2气凝胶绝热材料开发技术学习心得
SiO2气凝胶在建筑上的应用,在国内尚属空白,现在的研究主要在开发高附加值的应用产品,如应用在航天、药物载体等。而在国外,自2000年以后对于建筑用气凝胶材料已经有了一定的研究和应用。现在主要研究的方向有气凝胶节能窗、气凝胶涂料、气凝胶新型板材和屋面太阳能集热器。
老师先给我们讲解了气凝胶的技术背景、应用前景等方面专业知识,然后带领我们参观实验室。在实验室里,我们大概了解了几种不同强度的压缩机。
气凝胶以极佳的绝热性、隔声性和较好的透光性使其为新的生态建材开发提供了基础。虽然这种生态建材在建筑市场上还处于推广阶段,但是其发展前景非常乐观。随着我国建筑节能要求的不断提高,并且学术界对气凝胶的认识也在不断深入,开发以气凝胶为基础原料的生态材料是我们今后的研究方向。
大概的介绍后,助教领着我们一群人参观实验室,并向我们展示了学长做的气凝胶,从外观上看是一种易碎的白色块状物。地下一层的实验室堆放着各式各样的建筑材料,味道刺鼻,任务繁重,顿时感到土木学生任重道远。
实验过后,印象最深刻的便是老师那句嘱咐,土木人要懂得如何选材。