Ffatrïoedd Paneli Aerogel Aerogeliau wedi'u seilio ar silica wedi'u hatgyfnerthu â ffibr

Mae ychwanegu deunyddiau un dimensiwn, fel ffibrau neu fwshys crisialog, at y system gel yn caniatáu iddynt gael eu dosbarthu'n unffurf o fewn y strwythur mandyllog, a thrwy hynny wella priodweddau'r deunydd cyfansawdd yn sylweddol. Mae gan ffibrau atgyfnerthu o'r fath ddiamedr bach ac arwynebedd penodol mawr fel arfer, sy'n caniatáu iddynt gael eu hintegreiddio'n effeithiol i'r strwythur aerogel sy'n seiliedig ar silica. Ar ôl eu hymgorffori yn y matrics, maent yn creu effaith gysgodi unigryw sy'n gallu gwasgaru ac amsugno ymbelydredd is-goch, a thrwy hynny leihau trosglwyddiad gwres ymbelydrol.

Ar ben hynny, mae presenoldeb aerogel yn lleihau cyswllt uniongyrchol rhwng ffibrau, sy'n lleihau trosglwyddo gwres yn y cyfnod solet ac yn lleihau dargludedd thermol cyffredinol y deunydd cyfansawdd. Ar yr un pryd, gellir dosbarthu llwythi allanol yn effeithiol ar draws y ffibrau gydag anystwythder uchel a modwlws elastigedd uchel, gan wella priodweddau mecanyddol yr aerogel cyfansawdd. Dangosir cynrychiolaeth sgematig o'r inswleiddio thermol a'r priodweddau mecanyddol gwell yn Ffigur 1.

1. Ffibr carbon

Nodweddir ffibrau carbon gan ddwysedd isel, cryfder penodol uchel, ac anystwythder penodol uchel. Pan gânt eu hymgorffori mewn aerogel sy'n seiliedig ar silica, gallant ddarparu cefnogaeth strwythurol ar gyfer rhwydwaith mandyllog tri dimensiwn.

Oherwydd eu cryfder cynhenid ​​uchel, mae ffibrau carbon yn cynyddu cryfder cywasgol cyfansoddion aerogel yn sylweddol. Fodd bynnag, mae technoleg cynhyrchu ffibr carbon yn gymharol gymhleth a drud. Ar ben hynny, o dan dymheredd uchel iawn ac amgylcheddau ocsideiddiol, gall priodweddau ffibrau carbon ddirywio, fel arfer ar dymheredd tua 1500°C, gan gyfyngu ar eu defnydd mewn rhai amgylcheddau tymheredd uchel.

2. Ffibr gwydr

Mae gan ffibrau gwydr briodweddau dwyn llwyth rhagorol a gallant gynyddu cryfder deunyddiau cyfansawdd yn effeithiol. Mae eu technoleg gynhyrchu wedi'i hen sefydlu, ac mae eu cost yn gymharol isel.

Diolch i'w technoleg gweithgynhyrchu uwch a'u priodweddau mecanyddol rhagorol, gall ffibrau gwydr wella priodweddau mecanyddol aerogeli silica yn sylweddol wrth leihau dargludedd thermol ar yr un pryd. Fodd bynnag, o'i gymharu â ffibrau carbon, mae eu cryfder cywasgol ychydig yn is. Ar ben hynny, efallai na fydd cryfder y bond rhyngwynebol rhwng y ffibrau gwydr a'r matrics aerogel yn ddigonol, a all arwain at ddirywiad strwythurol yn ystod defnydd hirdymor.

3. Ffibrau anorganig eraill

Yn ogystal â ffibrau carbon a gwydr, gellir defnyddio nanoffibrau anorganig eraill hefyd fel cydrannau atgyfnerthu ac maent yn dangos perfformiad da.

Er enghraifft, mae ffibrau xonotlite yn arddangos sefydlogrwydd thermol uchel, gan roi sefydlogrwydd thermol rhagorol i'r aerogel. Mae nanorodau titaniwm deuocsid (TiO₂) yn anhyblyg iawn ac yn gallu cynnal strwythur rhwydwaith yr aerogel, gan sicrhau sefydlogrwydd fframwaith ar dymheredd uchel. O'i gymharu â chyfansoddion ffibr carbon a gwydr, mae'r ffibrau anorganig hyn hefyd yn galluogi cynhyrchu aerogeliau â phriodweddau mecanyddol da a dargludedd thermol isel.

Fodd bynnag, mae'r prosesau ar gyfer cynhyrchu ffibrau anorganig o'r fath fel arfer yn fwy cymhleth a drud. Ar ben hynny, mae angen astudiaeth bellach ar eu cydnawsedd â matricsau aerogel sy'n seiliedig ar silica.

4. Ffibrau organig

O'i gymharu â ffibrau anorganig fel carbon a gwydr, mae ffibrau organig yn cynnig gostyngiadau sylweddol mewn costau cynhyrchu wrth ddarparu'r gefnogaeth strwythurol angenrheidiol ar gyfer aerogeliau.

Er enghraifft, mae patrwm dosbarthu ffibrau aramid yn effeithio'n uniongyrchol ar briodweddau mecanyddol y cyfansawdd aerogel. Felly, gall ffibrau organig leihau costau deunyddiau yn effeithiol a gwella sefydlogrwydd strwythurol aerogeliau sy'n seiliedig ar silica. Fodd bynnag, o'i gymharu â ffibrau anorganig, mae gan ffibrau organig sefydlogrwydd thermol is, gan gyfyngu ar eu defnydd mewn amodau tymheredd uchel.

Casgliad

Mae aerogeliau silica wedi'u hatgyfnerthu â ffibr yn gwella eu priodweddau mecanyddol trwy ymgorffori ffibrau atgyfnerthu hynod anhyblyg, sy'n dosbarthu straen yn effeithiol o fewn strwythur yr aerogel. Ar ben hynny, mae presenoldeb y ffibrau'n creu effaith amddiffynnol sy'n atal trosglwyddo gwres ymbelydrol, a thrwy hynny'n lleihau dargludedd thermol y deunydd cyfansawdd.




Technoleg Amgylcheddol Jutao — Arbenigwyr Datrysiadau Aerogel

Cadwch mewn cysylltiad â ni i dderbyn y diweddariadau diweddaraf, mewnwelediadau i'r diwydiant, ac atebion cymhwysol ym maes aerogel.