低維納米絕熱板的隔熱原理
2020-04-18 09:32:48??????點(diǎn)擊：2765
低維納米絕熱板的隔熱原理
2.1絕熱板的組成結(jié)構(gòu)
低維納米絕熱板主要由超細(xì)的二氧化硅顆粒、及系列輔料經(jīng)過特殊處理、混合壓制的。
一般來說，低維納米絕熱板的氣孔孔隙小于100nm，這屬于納米材料的研究范圍；同時(shí)，材料的體積密度適當(dāng)，會使導(dǎo)熱系數(shù)保持較低值；構(gòu)成低維納米絕熱板的是超細(xì)二氧化硅顆粒，這種微小顆粒的尺寸范圍是5~25nm，具有超低導(dǎo)熱系數(shù)，其獨(dú)特的無定形結(jié)構(gòu)使其成為低維納米絕熱板的核心部分。
由于納米尺寸的孔隙度范圍很小，這就決定了氣體分子會失去自由流動(dòng)或者相互碰撞的能力，很大程度上控制了氣體對流，使空氣分子間的對流換熱基本停止。
根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)及碰撞理論，氣體熱量的傳遞主要通過高溫側(cè)的高速運(yùn)動(dòng)分子向低溫側(cè)的低速運(yùn)動(dòng)分子相互碰撞完成。由于低維納米絕熱板的孔隙度都在納米級別，這些氣孔大部分都小于氣體分子的平均自由程，這樣，氣體分子將只能與氣孔壁發(fā)生彈性碰撞而無法參與熱傳遞。同時(shí)，對于固體熱傳導(dǎo)來說，這種納米級的孔隙只能允許熱流在分子接觸點(diǎn)方向上進(jìn)行傳導(dǎo)。然而，二氧化硅超低的導(dǎo)熱系數(shù)和由大量氣孔造成的分子接觸點(diǎn)的排布程度決定了這種導(dǎo)熱方式基本被阻斷。
2.2絕熱板的參數(shù)與性能
傳統(tǒng)上，硅酸鈣板是的超輕質(zhì)絕熱材料。但與低維納米絕熱板相比，硅酸鈣板的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低維納米的導(dǎo)熱系數(shù)，硅酸鈣板隨著溫度的升高，導(dǎo)熱系數(shù)的變化很大。而低維納米絕熱板的導(dǎo)熱系數(shù)不隨溫度升高而明顯升高。
低維納米絕熱板的導(dǎo)熱系數(shù)與硅酸鈣板相比有明顯優(yōu)勢見圖1，低維納米絕熱板的導(dǎo)熱性能在各溫度區(qū)間都有上佳表現(xiàn)。而且，使用溫度越高這種優(yōu)勢越明顯，在800℃時(shí)，低維納米絕熱板導(dǎo)熱系數(shù)不到硅酸鈣板的五分之一。
2.1絕熱板的組成結(jié)構(gòu)
低維納米絕熱板主要由超細(xì)的二氧化硅顆粒、及系列輔料經(jīng)過特殊處理、混合壓制的。
一般來說，低維納米絕熱板的氣孔孔隙小于100nm，這屬于納米材料的研究范圍；同時(shí)，材料的體積密度適當(dāng)，會使導(dǎo)熱系數(shù)保持較低值；構(gòu)成低維納米絕熱板的是超細(xì)二氧化硅顆粒，這種微小顆粒的尺寸范圍是5~25nm，具有超低導(dǎo)熱系數(shù)，其獨(dú)特的無定形結(jié)構(gòu)使其成為低維納米絕熱板的核心部分。
由于納米尺寸的孔隙度范圍很小，這就決定了氣體分子會失去自由流動(dòng)或者相互碰撞的能力，很大程度上控制了氣體對流，使空氣分子間的對流換熱基本停止。
根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)及碰撞理論，氣體熱量的傳遞主要通過高溫側(cè)的高速運(yùn)動(dòng)分子向低溫側(cè)的低速運(yùn)動(dòng)分子相互碰撞完成。由于低維納米絕熱板的孔隙度都在納米級別，這些氣孔大部分都小于氣體分子的平均自由程，這樣，氣體分子將只能與氣孔壁發(fā)生彈性碰撞而無法參與熱傳遞。同時(shí)，對于固體熱傳導(dǎo)來說，這種納米級的孔隙只能允許熱流在分子接觸點(diǎn)方向上進(jìn)行傳導(dǎo)。然而，二氧化硅超低的導(dǎo)熱系數(shù)和由大量氣孔造成的分子接觸點(diǎn)的排布程度決定了這種導(dǎo)熱方式基本被阻斷。
2.2絕熱板的參數(shù)與性能
傳統(tǒng)上，硅酸鈣板是的超輕質(zhì)絕熱材料。但與低維納米絕熱板相比，硅酸鈣板的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低維納米的導(dǎo)熱系數(shù)，硅酸鈣板隨著溫度的升高，導(dǎo)熱系數(shù)的變化很大。而低維納米絕熱板的導(dǎo)熱系數(shù)不隨溫度升高而明顯升高。
低維納米絕熱板的導(dǎo)熱系數(shù)與硅酸鈣板相比有明顯優(yōu)勢見圖1，低維納米絕熱板的導(dǎo)熱性能在各溫度區(qū)間都有上佳表現(xiàn)。而且，使用溫度越高這種優(yōu)勢越明顯，在800℃時(shí)，低維納米絕熱板導(dǎo)熱系數(shù)不到硅酸鈣板的五分之一。
