气凝胶隔热材料应用---助力碳中和
气凝胶凭借极低的密度、极小的孔径、极低的隔热系数、极低的声音传播速度等创下15项世界之最。同时,气凝胶作为一类材料的统称,随着科研人员研究的深入,陆续制备了多种气凝胶。气凝胶隔热片是一种基于氧化硅气凝胶和陶瓷纤维基材复合得到的一种气凝胶复合隔热材料,阻隔发热部位与设备外壳发生热传递。
以陶瓷纤维为基材的SiO2,气凝胶复合材料通过嵌入硅胶框覆膜加工工艺而成。
以预氧丝为基材的SiO2气凝胶复合材料。通过嵌入硅胶框覆膜加工工艺而成。也可喷涂阻燃胶粘剂直接应用。
以玻璃纤维为基材的SiO2,气凝胶复合材料通过嵌入硅胶框覆膜加工工艺而成。
新能源电池安全管理解决方案呼之欲出,特别是具有隔热、阻燃等功能特点的新材料受到市场青睐,气凝胶隔热片是其中最重要的新材料之一。气凝胶隔热片大多数都用在电池包中、电池单体之间的隔热、阻燃,也可用于车身的隔热、阻燃。气凝胶企业产业链从成胶,封装,到电池包、管道等下游应用,从材料的前驱体到各种纤维如陶瓷纤维,玻璃纤维,泡棉等,以及封装材料如PET、PI膜,热熔胶、硅胶框等,同时也包括在生产的全部过程中的设备,如热压机,模切等设备。
气凝胶产品采用纳米气凝胶与玻璃纤维、陶瓷纤维等基材复合,将具备优秀能力性能的气凝胶与柔性基材完美结合在一起,更大化保留了气凝胶轻质、隔热等特性,并赋予了气凝胶柔性与韧性。具备超长常规使用的寿命、超强隔热性能、超高防火性能、超优机械性能的附加特点,气凝胶产品大范围的应用于军工航天、热力管网、石油化学工业、新能源汽车、动力电池、轨道交通、消费电子以及纺织品等领域。
广泛应用于电动汽车、电动大巴车(A级防火)、电池隔热片、仪器仪表、家用电器(蓄热式电炉、冰箱)、电子通讯设备、航空航天、军用电子设备,非常适合于有限空间内的高效保温需求。
广泛应用于新能源车电池模组间隔热、电芯间隔热防护、车体及电池壳体整体隔热等热管理中。
广泛应用于新能源乘用车电芯及模组间隔热、阻燃、缓冲,起热失控防护作用;3C电子科技类产品隔热等。
在石化领域,气凝胶凭借极佳的夏天隔热,冬天保温性能可当作外保温材料,如蒸馏塔、 反应管道、储罐、泵、阀门、天然气和 LNG 液化气管道、深海管道等等。在高温蒸 汽、导热油或流体介质管线外包裹气凝胶,一方面减少了管道暴露损失热量,另一 方面这些区域往往受到重量、空间的限制,需要保温材料轻量又轻薄,气凝胶是唯 一完美契合的材料。同时,在海上漏油事故处理中,气凝胶质量轻、吸附能力极强, 也得到认可。
在环保领域,纤维素气凝胶可作为吸附剂从水中吸附油和其他有毒有机物,被 广泛地应用于吸附脱除染料废水。此外,生物质碳气凝胶可以去除水中的多种重金 属离子,如 Co(II)、Cd(II)、Pb(II)和 Sr(II)。
在建筑领域,房屋门窗、墙壁的夏天隔热,冬天保温正慢慢的被重视。现有的保温材料或隔热能力不够理想,或达到理想效果厚度太厚、太重,也有一些隔热能力较好的材料 但阻燃能力不佳,容易引发房屋火灾。而气凝胶既可当作现有保温材料的升级替代,同时兼顾防火、隔声等功能,有望颠覆建筑保温材料现有格局。
在军工领域,气凝胶的性能得到了充分验证。在军车上覆盖 6 毫米的防弹型 气凝胶就可承受炸药带来的破坏力。东风-17 以气凝胶隔热材料作为外衣,使得东 风-17 在极快加速度的同时不被空气摩擦所产生的高温给破坏,而且气凝胶材料良 好的透波性能不会阻挡东风-17 内部的制导装置。另外,气凝胶可当作飞机、舰船/艇、坦克、导弹等的外层材料,起到防辐射、吸收红外线和漫反射波实现隐形 功能,屏蔽自身电子信号实现反侦察的功能。在水下探测中气凝胶的低声速和高孔隙超轻质特性使之成为比较理想的超声探测器的声阻耦合材料和最佳水声反声材料。当然,气凝胶也用于军用保温帐篷等领域。
在航天领域,对材料的绝热、轻量、抗压能力有一定的要求最为严苛。俄罗斯“和平”号 空间站、美国“火星探路者”探测器和“火星漫步者”探测车、我国“长征五号”运 载火箭和“祝融号”火星车都曾使用气凝胶材料来绝热保温材料,“星辰号”飞船 用来收集彗星尘也使用了气凝胶做的采集“手套”。2016 年 8 月,中国航天科工三院 306 所联手华星美科新材料科技(江苏)有限公司举行签约仪式,共同组建成立气凝胶技术国际研发中心,力图打造国际先进、国内领先水平的气凝胶研发技术基地。
在电池领域,目前锂离子动力电池组热失控事故时有发生,阻止热失控电芯向 电池其他系统传热是主要解决思路。气凝胶毡具有防火、隔热、阻燃的特性,而且质感柔软、易于加工,是非常理想的预防材料;另外在热电池应用领域,气凝胶作为热电池保温筒的隔热材料能够解决多领域对热电池的高性能、长寿命的要求。目前新开发的气凝胶玻纤毡能够将电池包高温耐受能力提高至 800℃以上,大幅度的提升电池的耐热性。
在交通领域,气凝胶材料主要使用在在汽车防火夏天隔热,冬天保温降噪层,大容量电池组 防火防水保温盒,危险化学品运输车、液化天然气运输船等特种运输工具的保温防 火层,高铁和地铁车体保温隔热降噪防火层等。在交通事故引发的火灾中,着火点一般集中在发动机仓位置。在发动机仓和驾驶舱之间加一层气凝胶防火隔离墙,能阻隔火势蔓延到驾驶舱中。
在工业管道领域,替代硅酸盐毡等传统保温材料。为在油气开采中需尽可能做好注 汽管道的保温、尽可能缩小注汽锅炉与井口间的蒸汽温降,在电力行业热电联产中 做好管道保温方可提高热电联产的辐射范围。长期以来,工业管道采用硅酸盐毡等做保温材料,其常规使用的寿命短、结构松散,而且吸水导致管道表面腐蚀严重。替代品气 凝胶毡具有柔韧度高,导热系数低,疏水性能好,经久耐用等优点,应用在工业管道 既可大大降低能源损耗,又可延长管道使用寿命。
气凝胶滑雪服:超薄的保温厚度和良好的柔韧性,A级防火性能和荷叶般的疏水性能,使气凝胶防寒服相比传统羽绒服更薄一些,而且保温性能极好。
气凝胶网球拍:以气凝胶为填充材料制造成的网球拍或羽毛球拍,利用气凝胶的 纳米多孔结构,可以更好地吸能、减震,大幅度的降低了患上“网球肘”的风险。另外,这种球拍的击球能力更强大。
气凝胶登山靴:气凝胶材料能应用在鞋垫、鞋面、鞋跟和踝部包裹等部位。通常的使用方法是在两层面料中间夹一层气凝胶材料。而使用约2mm厚的气凝胶材料即能够完全满足鞋子的保温性能需求。
二氧化硅气凝胶是迄今为止保温性能最好的材料。热的传递有三种方式:热对 流、热传导、热辐射。最好的保温绝热材料需要是木桶型的。尽管空气的热导率很 低,但是我们能在一定距离内感受到空调、火炉的温度,是因为空气热传导和热辐射的存在。而气凝胶凭借极低的体积密度及纳米网格结构的弯曲路径阻止了气态和固态热传导的同时,由于其孔径尺寸低于常压下空气分子平均自由程,气凝胶空隙中的空气分子近似静止,从而空气的对流传热得到限制,趋于“无穷多”的空隙壁使热辐射降至最低。
气凝胶完美对抗了三种热的传递方式,导热系数甚至达到0.013W/m.K以下,比常温下静态空气0.025W/m.K 还低,因此是迄今为止最完美的隔热材料。在管道包裹保温方面,达到相同的隔热效果,气凝胶毡的厚度仅为岩棉的三分之一厚,膨胀珍珠岩的五分之一。
鑫台铭气凝胶真空热压机是一种采有新型高温度高压力热压技术,大多数都用在制备各种高性能气凝胶材料。它采用真空热压的方式将气凝胶材料加热并施加高压力,使其在连续高温下发生形变和粘结,从而形成密实均匀的气凝胶材料。真空热压机大多数都用在新能源汽车、动力电池电芯隔热垫、CCS、FPC等材料的压合工艺。
适用产品:以新能源电动车锂电池气凝胶垫导热垫隔热棉贴双面胶为主,要求在平面、小弧面等贴标/膜产品,完成1-5mm厚的片状产品表面居中双面胶粘贴。针对气凝胶不同生产的基本工艺要求,换成不同的工装,可生产不一样规格的气凝胶产品。可生产无边框和带硅胶框气凝胶产品。