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纳米气凝胶导热性且轻质坚韧

添加时间:【 2022-10-17 】  作者:http://www.namiqiningjiao.net/

气凝胶是新一代高效节能隔热材料。气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构、并在孔隙中充 满气态分散介质的固体材料,是世界上最轻的固体。由于独特的结构,气凝胶在热学、声学、光学、电学、力学等多个领域都展示出优异的性能。目前商业化应用的气凝胶主要围绕其高效的阻热能力展开,下游用于石油化工、热力管网、锂电池、建筑建材、户外服饰、 航天、军工等多个领域。

气凝胶的阻热原理是其独立的结构带来的无对流效应、无穷多遮挡板效应、无穷长路径效应。气凝胶的导热系数在 0.012~0.024W/(m·K),比传统的隔热材料低 2~3 个数量级, 其隔热的原理在于均匀致密的纳米孔及多级分形孔道微结构可以有效阻止空气对流,降低 热辐射和热传导:1)无对流效应:气凝胶气孔为纳米级,内部空气失去自由流动能力;2) 无穷多遮挡板效应:纳米级气孔,气孔壁无穷多,辐射传热降至最低;3)无穷长路径效应:热传导沿着气孔壁进行,而纳米级气孔壁无限长。

为了研制这款气凝胶,研究人员采用了静电纺丝的方法,产生了一种类似于棉花糖的陶瓷材料。然后,他们将所得材料折叠成“之“字形锯齿状图案,以这种加热方式可将材料的质地从玻璃态变为纳米晶体。

在实验中,研究人员硬核上手,将由该材料制作而成的厚度为1.0厘米的ZAGs板直接放在手上,并用丁烷喷灯火焰(约1300℃!)加热顶面。加热5分钟后,发现板底部的温度保持在仅37℃的温度,在人体的耐受范围内。

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