Avec les progrès continus de la science des matériaux, Airgel s'est progressivement étendu des champs haut de gamme tels que l'aérospatiale et l'industrie militaire aux champs civils quotidiens en raison de sa conductivité thermique extrêmement faible, de son poids ultra-léger et de l'excellente performance de chaleur et d'isolation saine. Avec la réduction progressive des coûts de fabrication et l'optimisation continue des processus, les matériaux aérogel sont largement utilisés dans de nombreux scénarios civils tels que l'isolation du bâtiment, la protection contre le froid des vêtements, l'isolation des appareils électroménagers, la protection contre les incendies, etc., montrant un énorme potentiel de marché et des prospects d'application. Cet article se concentrera sur plusieurs matériaux AirGel qui sont largement utilisés dans le domaine civil et exploreront leurs avantages de performance et leurs cas de candidature pratiques.
Contenu
2. Core Civil Application Scénarios
3. Processus d'industrialisation et défis
AirGel est un matériau solide ultra-léger avec une structure nanoporeuse. En raison de sa porosité extrêmement élevée et de sa microstructure spéciale, il présente de nombreuses propriétés uniques. Sa conductivité thermique est aussi faible que 0. 013-0. 025 w \/ m · k, qui est l'un des solides avec la conductivité thermique la plus faible actuellement, et a un excellent effet d'isolation thermique. Dans le même temps, la densité d'Airgel est extrêmement faible, jusqu'à 3 kg \/ m³, ce qui est presque plus léger que l'air. De plus, les matériaux aérogel modernes ont également une bonne hydrophobicité et une bonne stabilité, et peuvent toujours maintenir d'excellentes performances dans divers environnements complexes, ce qui en fait un objectif d'attention dans le domaine des matériaux fonctionnels.
Ces dernières années, avec l'avancement des objectifs du «double carbone» et les conseils des politiques vertes et à faible teneur en carbone, les matériaux aérogel se sont progressivement étendus des champs aérospatiaux et militaires sur le marché civil. Grâce à la réduction des coûts provoquée par la production à grande échelle et l'optimisation des processus de base tels que le séchage supercritique, la technologie de fabrication d'AirGel est devenue plus mature et le seuil d'application a été constamment réduit. Aujourd'hui, AirGel est de plus en plus utilisé dans de nombreux domaines civils tels que l'isolation du bâtiment, l'isolation des appareils ménagers, les vêtements fonctionnels, etc., et est devenu un nouveau matériau important pour promouvoir la conservation de l'énergie et la réduction des émissions et améliorer la qualité de vie.
2. Core Civil Application Scénarios
1. Construire une économie d'énergie
L'application de l'aérogel dans l'économie d'énergie du bâtiment a pris forme, en particulier en termes d'isolation thermique et d'économie d'énergie structurelle. En termes d'isolation par mur et toit, les matériaux aérogel remplacent progressivement les matériaux traditionnels tels que la laine de roche et le polyuréthane. Non seulement l'épaisseur peut être réduite de plus de 50% sans modifier les performances d'isolation thermique, mais elle peut également réduire efficacement la perte de chaleur du bâtiment. Selon le cas de l'industrie pétrochimique, la perte de chaleur peut être réduite de 34,6%. Dans l'application de fenêtres à économie d'énergie à haute efficacité, l'utilisation de la technologie intercouche de verre aérogel peut obtenir un bon équilibre entre la transmittance optique et les performances de résistance thermique, réduisant considérablement la charge de climatisation. Dans le même temps, Airgel est également utilisé dans la couche d'isolation du système de chauffage au sol. Grâce à la pose de couches minces, un chauffage au sol plus rapide peut être obtenu et la consommation globale d'énergie peut être réduite jusqu'à 30%, ce qui améliore l'efficacité énergétique du système de chauffage au sol.
2. Nouveaux véhicules énergétiques
Dans le domaine des nouveaux véhicules énergétiques, les matériaux Airgel sont devenus une solution importante pour la sécurité du système d'alimentation et l'optimisation des performances des véhicules en raison de leur excellente stabilité thermique et de leurs caractéristiques légères. Lorsqu'elle est appliquée à la protection thermique des batteries de puissance, AirGel peut résister à des températures supérieures à 800 degrés, remplissant la norme de sécurité nationale de 5- Minute Thermal Forway retard dans GB 38031-2020. L'intégration des matériaux composites de l'aérogel dans la structure du toit et du cadre de porte peut réaliser une légèreté importante tout en améliorant l'endurance du véhicule. De plus, AirGel est également utilisé pour l'isolation interne des piles de charge, empêchant efficacement une accumulation de température à haute teneur en cas de défaillance des composants et améliorant la sécurité et la stabilité du système de charge.
3. Équipement extérieur et vêtements fonctionnels
Les avantages d'isolation légers et efficaces de l'aérogel dans l'équipement extérieur en font un matériau fonctionnel idéal pour les environnements extrêmes. Dans un équipement professionnel tel que les combinaisons d'expédition polaire, une couche composite d'aérogel de 1 cm d'épaisseur peut atteindre l'effet d'isolation des matériaux traditionnels de 5 cm d'épaisseur, réduisant considérablement le poids des vêtements et améliorant le confort de l'usure. En termes de vêtements de protection contre les incendies, AirGel a une excellente résistance à la température élevée et des propriétés ignifuges, qui peuvent fournir aux pompiers une protection plus sûre dans des environnements à haute température, empêchant efficacement les brûlures de rayonnement thermique et les blessures de conduction thermique.
4. nécessités à domicile et quotidiennes
AirGel entre progressivement des milliers de ménages et devient un matériau important pour l'économie d'énergie des ménages et l'amélioration de la sécurité. Par exemple, dans les réfrigérateurs et les congélateurs, l'utilisation de couches d'isolation aérogel peut réduire efficacement la perte du froid, améliorer l'efficacité de l'isolation et ainsi améliorer le niveau d'économie d'énergie du produit. Dans les systèmes de chauffage civil, les matériaux aérogeaux sont également largement utilisés pour l'isolation des tuyaux, ce qui peut non seulement empêcher la congélation et la fissuration des tuyaux de chauffage en hiver, mais également maintenir une bonne efficacité thermique dans des conditions d'isolation plus minces.
5. champs potentiels émergents
Avec le développement continu de la technologie AirGel, son potentiel d'application dans les domaines émergents continue de se développer. En termes de dissipation thermique de l'équipement électronique, AirGel est utilisé comme plancher à puce et matériaux de film conducteur thermique pour aider les téléphones mobiles, les cahiers et autres appareils à obtenir un contrôle de dissipation thermique plus efficace. Dans le sens de la transformation de la technologie résidentielle et spatiale haut de gamme, la technologie d'isolation aérogel dérivée des capsules spatiales a été transplantée dans des bâtiments haut de gamme, offrant un contrôle de l'environnement thermique de la classe aéronautique et des solutions d'économie d'énergie pour les résidences, reflétant la tendance de développement de la "technologie spatiale desservant les moyens de subsistance des gens".
3. Processus d'industrialisation et défis
Bien qu'Airgel ait des avantages importants dans la performance, son industrialisation est toujours confrontée à des défis en matière de coût, de technologie et de normes. À l'heure actuelle, le prix de l'aérogel est toujours 3-5 celle des matériaux d'isolation thermique traditionnels, qui est devenu l'un des principaux obstacles à une application à grande échelle. Cependant, avec l'optimisation du processus et l'avancement de la production à grande échelle, le coût devrait baisser de plus de 60% à l'avenir.
En termes de technologie, bien que le processus de séchage de pression atmosphérique devrait remplacer le séchage supercritique à coût élevé, la stabilité et la cohérence des produits doivent encore être améliorées. Dans le même temps, AirGel lui-même est relativement cassant, et sa résistance mécanique doit être améliorée grâce à la technologie composite pour répondre aux besoins d'un plus large éventail d'applications.
De plus, il existe un manque de normes systématiques de l'industrie dans le domaine civil actuel, en particulier en termes de création de tests de protection contre les incendies et de tests de protection de l'environnement. Il n'y a pas de norme unifiée. L'établissement d'un système standard solide sera le support clé pour promouvoir la mise en œuvre généralisée des matériaux AirGel.
En résumé, l'industrialisation de l'aérogel est à un stade accéléré. Ce n'est qu'en coordonnant le contrôle des coûts, les percées technologiques et la construction standard que son application répandue sur le marché civil est vraiment réalisée.
Avec la croissance continue de la demande mondiale de matériaux économiques et respectueux de l'environnement, le marché aérogel entre dans une période de développement rapide. Selon les prévisions, d'ici 2025, le marché mondial de l'aérogel devrait dépasser 3 milliards de dollars américains, dont la part de marché de la Chine dépassera 40%, devenant la force centrale stimulant la croissance mondiale. À l'avenir, AirGel à base de bio deviendra une direction technique importante. Les nouveaux matériaux Airgel basés sur des ressources renouvelables telles que la cellulose et le chitosane ont non seulement d'excellentes performances, mais sont également plus conformes à la protection de l'environnement et aux tendances de développement durable.
Dans le même temps, diverses politiques favorables ont fourni un bon sol pour l'application répandue d'AirGel. Les subventions budgétaires et les normes d'efficacité énergétique dans le domaine des bâtiments verts ont favorisé les matériaux d'isolation haute performance pour remplacer les produits traditionnels; En termes de nouveaux véhicules énergétiques, AirGel est devenu un matériau important pour la gestion thermique des batteries de puissance car elle répond aux normes nationales de sécurité obligatoires. Dans l'ensemble, avec la transmission à double roue du progrès technologique et du soutien politique, AirGel devrait accélérer sa popularisation dans plusieurs scénarios civils et devenir un représentant important d'une nouvelle génération de matériaux fonctionnels à haute performance.
Airgel passe de la «technologie noire en laboratoire» à une utilisation civile à grande échelle, atteignant le développement de départs sur le domaine des matériaux. Avec son excellente isolation thermique, ses performances de protection légère et de la protection de l'environnement, AirGel devient un nouveau matériau stratégique pour soutenir le développement d'industries clés telles que les bâtiments verts et les nouveaux véhicules énergétiques, et est d'une grande importance pour la réalisation des objectifs du "double carbone" et du développement durable. À l'avenir, pour promouvoir sa mise en œuvre complète, il est toujours nécessaire de collaborer et d'innover entre toutes les parties dans l'industrie, le monde universitaire et la recherche, se concentrer sur le contrôle des coûts et les percées dans les goulots d'étranglement techniques, accélérer la construction d'un système standard et aider Airgel à vraiment entrer des milliers de ménages et servir un avenir vert.