Table des matières
1. Besoins de développement de l'industrie et du développement technologique
2. Mécanisme de corrélation entre la teneur en airgel et la conductivité thermique
4. Cas typique: application de revêtements aérogel dans l'industrie et la construction
5. Défis techniques et orientations de développement futur
6. Tableau de données: Comparaison du contenu AirGel et des indicateurs de performance de revêtement
1. Besoins de développement de l'industrie et du développement technologique
Ces dernières années, avec l'avancement de la transformation mondiale de l'énergie et l'objectif du «double carbone», les matériaux à haute efficacité et à économie d'énergie sont devenus la demande fondamentale des domaines de la construction, de la nouvelle énergie, de l'aérospatiale, etc.Peinture thermique aérogelest le matériau solide avec la conductivité thermique la plus basse (aussi faible que 0. 012W / (M · K) 1 à température ambiante). Le revêtement conducteur thermique formé par aérogel et matrice de polymère a plusieurs fonctions telles que l'isolation légère, la chaleur et la prévention des incendies. La taille du marché a un taux de croissance annuel moyen de 18%. Cependant, la relation non linéaire entre le contenu AirGel et les performances de revêtement est devenue un goulot d'étranglement technique clé restreignant son application à grande échelle.
2. Mécanisme de corrélation entre la teneur en airgel et la conductivité thermique
2.1 Modèle à triple action du chemin de conductivité thermique
La structure nanoporeuse de l'aérogel affecte la conductivité thermique des revêtements à travers les mécanismes suivants:
Inhibition de la conduction thermique: La porosité de l'aérogel est aussi élevée que 99,9%, et son squelette de réseau tridimensionnel étend le chemin de transfert de chaleur à 5-10 fois celui des matériaux traditionnels;
Blocage de convection thermique: La taille des pores en dessous de 70 nm limite le libre parcours des molécules de gaz, formant un "effet de convection zéro";
Diffusion du rayonnement thermique: L'effet d'ombrage du squelette Airgel peut réduire le transfert de chaleur du rayonnement infrarouge de plus de 80%.
2.2 Effet critique du changement de contenu
L'expérience montre que lorsque leRevêtement architectural aérogelLe contenu passe de 1 0% à 25%, la conductivité thermique du revêtement diminue de 0. 0 8w / (m · k) à 0,03w / (m · k); Mais lorsqu'il dépasse 30%, le revêtement se fissure en raison de la proportion insuffisante de substances de formation de films, et la conductivité thermique remonte à 0,05 W / (M · K). Cela indique qu'il existe une plage de dosage optimale.
3. Données expérimentales: effet de la substitution du gradient Airgel sur les performances du revêtement
Hubei Huifu Nano et d'autres sociétés ont révélé les règles suivantes à travers des expériences de remplacement de gradient de silice fumée (HB -630) et AirGel:
| Ratio de remplacement de l'aérogel | Conductivité thermique (w / m · k) | Adhésion (MPA) | Résistance à la traction (MPA) | Différence de température d'isolation (degré) |
| 0% | 0.032 | 1.8 | 0.87 | 28 |
| 40% | 0.038 | 2.5 | 1.17 | 25 |
| 80% | 0.045 | 2.1 | 0.93 | 20 |
| 100% | 0.055 | 1.2 | 0.65 | 15 |
Interprétation des données:
Adhésion maximale: à 40% de rapport de remplacement, la dispersion nano-échelle de la silice fumée améliore la résistance à la liaison interfaciale et l'adhésion est augmentée de 38%;
Point d'inflexion d'atténuation de la force: après plus de 80% de remplacement, la silice fumée agglomérate et provoque une concentration de stress, et la résistance diminue de 30%;
Point d'équilibre économique: Le système composite de 25% aérogel + 75% de silice fumeuse réduit le coût global de 42%.
4. Cas typique: application de revêtements aérogel dans l'industrie et la construction
4.1 Gestion thermique des nouvelles batteries énergétiques
L'isolation AJ1025 en fibre de céramique a été ressentie par JIAYUN Les nouveaux matériaux sont utilisés dans les modules de batterie de puissance:
La différence de température de la cellule de la batterie est contrôlée à ± 2 degrés, et le temps de blocage thermique en fuite est étendu à 30 minutes;
Une épaisseur de 1 mm peut obtenir une protection contre les chocs thermiques à 1200 degrés, ce qui est 60% plus léger que les fibres céramiques traditionnelles.
4.2 Transformation d'économie d'énergie des bâtiments
L'application du revêtement Silicon Airgel de Zhejiang Runfew New Material Co., Ltd dans un complexe commercial à Wuhan montre:
Après le revêtement de 2 mm, la température de surface de la paroi extérieure en été est réduite de 18 degrés et la consommation d'énergie de climatisation est réduite de 34%;
The water repellency is >99,6%, ce qui résout le problème de moisissure causé par l'humidité dans la couche d'isolation traditionnelle.
5. Défis techniques et orientations de développement futur
5.1 goulot d'étranglement technique existant
Uniformité de la dispersion: les aérogels ont tendance à agréger dans les résines, et les technologies de prétraitement telles que la modification du plasma doivent être développées;
Atténuation mécanique des propriétés: à 25% de teneur en traction, la résistance à la traction est de 50% inférieure à celle de la résine pure, et les nanotubes de carbone doivent être introduits pour le renforcement.
5.2 Direction de percée de l'innovation
Structure composite de gradient: le revêtement "sandwich" (surface réfléchiePeinture de poudre aérogel+ couche de barrière moyenne + couche adhésive inférieure) développée par l'équipe de l'Université de technologie de Nanjing n'augmente la température du dos de 65 degrés à 1200 degrés;
Revêtement intelligent: L'Académie chinoise des sciences développe un revêtement aérogel sensible à la température, dont la conductivité thermique peut être automatiquement ajustée de ± 15% avec des changements de température.
6. Tableau de données: Comparaison du contenu AirGel et des indicateurs de performance de revêtement
| Indicateurs de performance | AirGel 10% | AirGel 25% | Airgel 30% | Normes de test |
| Conductivité thermique (w / m · k) | 0.08 | 0.03 | 0.05 | Gb / t 10297-2015 |
| Adhésion (MPA) | 1.5 | 2.2 | 1.8 | Gb / t 5210-2006 |
| Absorption d'eau (%) | 4.2 | 1.8 | 3.5 | ASTM D570 |
| Résistance au feu (H) | 1.5 | 2.8 | 2 | Gb / t 9978-2008 |
| Coût (yuan / ㎡ · mm) | 35 | 48 | 62 | - |
Conclusion
L'optimisation de la teneur en airgel et des performances de revêtement conducteur thermique est un processus synergique multi-paramètres, qui nécessite des percées dans l'intersection de la science des matériaux, de la mécanique des fluides, du génie thermique et d'autres disciplines. Avec l'itération technologique d'entreprises telles que Jiayun New Materials et Huifu Nano, il est prévu qu'en 2026, le marché mondial du revêtement AirGel dépassera 8 milliards de dollars américains, formant des dizaines de milliards de scénarios d'application dans les domaines de la conservation de l'énergie de construction, de nouveaux véhicules énergétiques, des pipelines industriels, etc.