传统绝热材料,如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等,新型绝热材料,如气凝胶毡、纳米板等。它们用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体,既包括保温材料,也包括保冷材料。绝热材料一方面满足了建筑空间或热工设备的热环境,另一方面也节约了能源。因此,有些国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的“第五大能“。
绝热材料分为多孔材料,热反射材料和真空材料三类。前者利用材料本身所含的孔隙隔热,因为空隙内的空气或惰性气体的导热系数很低,如泡沫材料、纤维材料等;热反射材料具有很高的反射系数,能将热量反射出去,如金、银、镍、铝箔或镀金属的聚酯、聚酰亚胺薄膜等。真空绝热材料是利用材料的内部真空达到阻隔对流来隔热。航空航天工业对所用隔热材料的重量和体积要求较为苛刻,往往还要求它兼有隔音、减振、防腐蚀等性能。各种飞行器对隔热材料的需要不尽相同。人造地球卫星是在高温、低温交变的环境中运动,须使用高反射性能的多层隔热材料,一般是由几十层镀铝薄膜、镀铝聚酯薄膜、镀铝聚酰亚胺薄膜组成。
保温材料可收集多余热量,适时平稳释放,梯度变化小,有效降低损耗量,室温可趋、冬季保温均可起到平衡作用。在新楼装饰和旧楼改造中,克服墙面裂缝、结露、发霉、起皮等先天不足弊病;而且安全可靠与基底整体粘结,随意性好,无空腔,避免负风压撕裂和脱落。
随着人类生产的发展和生活水平的提高,消耗的能源日益增加,能源危机的总趋势已经不可避免,解决能源问题无非是开源和节流,选用保温性能好的隔热材料可以降低能源消耗,提高能源利用率。
纳米微孔隔热材料的机理
1. 降低热传导
纳米级微孔隔热材料主要成分是纳米级微孔硅微粉,它的导热系数仅为0.016~0.024W/m*k,是导热系数较低的绝热材料。
2.减小热对流
纳米颗粒之间形成大量的纳米级气孔,其尺寸平均在20纳米,而静止空气的分子常温下的平均热运动自由程为60纳米,这样就把空气分子锁闭在粉料纳米气孔之内,限制空气分子热运动,使得静止空气分子之间的微小对流传热作用消失,因而纳米微孔隔热材料的常温导热系数比静止的空气还要低。
3.阻隔热辐射
在高温下,传热的主要方式是辐射,纳米级微孔隔热材料加入了特殊的碳化硅微粉,在高温下阻止和反射红外射线,把辐射传热降低到较低。