Airgel เป็นวัสดุที่เป็นของแข็ง nanoporous ทั่วไปที่มีความพรุนมากกว่า 80% และความหนาแน่นต่ำถึง 0 . 003 g/cm³ . มันเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นตัวแทนของ "การปฏิวัติน้ำหนักเบา" ฉนวนกันความร้อนฉนวนกันความร้อนและการควบคุมน้ำหนัก . อย่างไรก็ตาม aerogels แบบดั้งเดิมมีคอขวดเช่นความเปราะบางสูงการยุบง่ายที่อุณหภูมิสูงและความแข็งแรงเชิงกลต่ำ . ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ไปยังแอพพลิเคชั่นทางวิศวกรรมที่หลากหลาย
เนื้อหา
1. ข้อดีหลัก: พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการพัฒนาประสิทธิภาพ
1.1 นวัตกรรมประสิทธิภาพเชิงกล: จากความเปราะบางถึงความยืดหยุ่น
1.2 ประสิทธิภาพของฉนวนกันความร้อนในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
1.3 การรวมมัลติฟังก์ชั่นขยายขอบเขตแอปพลิเคชัน
2. การพัฒนาอุตสาหกรรม: การลดต้นทุนและการผลิตขนาดใหญ่
2.1 กระบวนการนวัตกรรมผลักดันการลดต้นทุน
2.2 เค้าโครงความร่วมมือของห่วงโซ่อุตสาหกรรม
3. สถานการณ์แอปพลิเคชันและแนวโน้มในอนาคต
4. บทสรุป: กำหนดขีด จำกัด ของวัสดุใหม่
1. ข้อดีหลัก: พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการพัฒนาประสิทธิภาพ
1.1 นวัตกรรมประสิทธิภาพเชิงกล: จากความเปราะบางถึงความยืดหยุ่น
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา Aerogels ได้สร้างนวัตกรรมที่สำคัญในคุณสมบัติเชิงกลประสบความสำเร็จในการทำลายข้อ จำกัด ของวัสดุดั้งเดิมที่เป็น "แสงและเปราะ" . กลุ่มวิจัยของวัง Hongjie ที่มหาวิทยาลัย Xi'an Jiaotong ความยืดหยุ่นในการบีบอัดในทิศทางรัศมี . ทีมสถาบันเทคโนโลยี Harbin ใช้เทคโนโลยีการเหนี่ยวนำสนามไฟฟ้าเพื่อจัดเรียง nanofibers ในลักษณะที่เป็นระเบียบเพื่อสร้างเครือข่ายยืดหยุ่นสามมิติปกติและการเพิ่มประสิทธิภาพของการสร้างความเปราะบางในอดีต ดีเด้งและมีความสามารถในการทำงานอย่างเสถียรในสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนเชิงกลที่ซับซ้อน .
ในแง่ของประสิทธิภาพความร้อนความสามารถในการสร้างฉนวนกันความร้อนของ aerogels ได้รับการปรับปรุงอย่างเป็นระบบ . โดยการสร้างโครงสร้างความต้านทานความร้อนหลายระดับนาโนของมันจะปิดกั้นการพาความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ w/(m · k) . วัสดุใหม่ที่แสดงโดยซิลิคอนคาร์ไบด์ airgel ยังคงสามารถรักษาความมั่นคงของโครงสร้างในช่วงอุณหภูมิที่กว้างของ -200 องศาถึง 1100 องศาแสดงเสถียรภาพทางความร้อนและความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ยอดเยี่ยม ในปัจจุบันวัสดุประเภทนี้ถูกนำมาใช้ในชั้นฉนวนยานอวกาศเพื่อต้านทานการกระแทกอุณหภูมิสูงในระหว่างการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศและยังใช้ในแผ่นฉนวนกันความร้อนแบตเตอรี่ลิเธียมแบตเตอรี่เพื่อยับยั้งการแพร่กระจายของความร้อน
1.3 การรวมมัลติฟังก์ชั่นขยายขอบเขตแอปพลิเคชัน
นอกจากนี้ Aerogels ยังคงขยายขอบเขตแอปพลิเคชันของพวกเขาในแง่ของการรวมมัลติฟังก์ชั่น . ความเสถียรทางเคมีที่ยอดเยี่ยมของมันทำให้มันใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงการฉนวนกันความร้อนในสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนเช่นท่อเคมี การออกแบบโครงสร้างเส้นใยที่สั่งซื้อช่วยเพิ่มความสามารถในการกระเจิงและการดูดซับของคลื่นเสียงทำให้เหมาะสำหรับวัสดุลดเสียงรบกวนในการก่อสร้างและการขนส่งทางรถไฟ การวิจัยที่ทันสมัยมากขึ้นเช่นคาร์บอนสปริงแอร์เจลที่พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของจีนมีความสามารถในการดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบไดนามิกเพื่อให้ได้การรวมคู่ของการป้องกันความร้อนและประสิทธิภาพการลักลอบส่งเสริมการวิวัฒนาการของ aerogels ไปสู่วัสดุที่ตอบสนองอัจฉริยะ .}}
2. การพัฒนาอุตสาหกรรม: การลดต้นทุนและการผลิตขนาดใหญ่
2.1 กระบวนการนวัตกรรมผลักดันการลดต้นทุน
กุญแจสำคัญในการเร่งการทำให้อุตสาหกรรมของ Aerogels อยู่ในการลดต้นทุนการผลิตอย่างต่อเนื่องและวุฒิภาวะของเทคโนโลยีการผลิตขนาดใหญ่ . ก่อนในระดับกระบวนการเทคโนโลยีการอบแห้งที่สำคัญยิ่ง ปรับปรุงประสิทธิภาพการเตรียมการและมีศักยภาพในระดับที่แข็งแกร่ง . ในเวลาเดียวกันวัตถุดิบก็เปลี่ยนไปสู่ค่าใช้จ่ายต่ำ . aerogels ที่ใช้ชีวภาพ (เช่นเซลลูโลสแบคทีเรีย) ค่อยๆแทนที่วัตถุดิบที่มีราคาสูงแบบดั้งเดิมเท่านั้น
2.2 เค้าโครงความร่วมมือของห่วงโซ่อุตสาหกรรม
ประการที่สองเค้าโครงการทำงานร่วมกันของห่วงโซ่อุตสาหกรรม Airgel กำลังส่งเสริมการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตโดยรวมและเศรษฐกิจ . ในมือข้างหนึ่งโดยการสร้างห่วงโซ่อุตสาหกรรมปิดผู้ผลิตวัตถุดิบไซเลนและ บริษัท เตรียมการ Airgel เชื่อมโยงการเชื่อมโยงต้นน้ำและปลายน้ำ ในทางกลับกันเอฟเฟกต์การผลิตมาตราส่วนได้ค่อยๆเกิดขึ้นและกำลังการผลิตประจำปีมากกว่า 100, 000 ลูกบาศก์เมตรกลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม . ในขณะที่ลดต้นทุนคงที่
3. สถานการณ์แอปพลิเคชันและแนวโน้มในอนาคต
Airgel กำลังบรรลุความก้าวหน้าของแอปพลิเคชันในพื้นที่สำคัญหลายแห่งเนื่องจากฉนวนกันความร้อนที่ยอดเยี่ยมคุณสมบัติสารหน่วงไฟและน้ำหนักเบา . ในด้านพลังงานใหม่ Airgel ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการเพิ่มขึ้นของไฟฟ้า ยานพาหนะ . ในแง่ของการสร้างการอนุรักษ์พลังงาน, Airgel Class A แผงป้องกันไฟและการเคลือบฉนวนกันความร้อนให้สารละลายฉนวนกันความร้อนที่ดีขึ้นสำหรับพื้นที่ในเมืองที่มีความหนาแน่นสูงด้วยการใช้งานที่มีความยาว สภาพแวดล้อมที่สูงและอุณหภูมิต่ำสุดและได้กลายเป็นหนึ่งในผู้สมัครหลักสำหรับวัสดุควบคุมความร้อน .
เมื่อมองถึงอนาคตการพัฒนาของ Airgel จะดำเนินต่อไปในทิศทางของสีเขียวอัจฉริยะและราคาถูก . ในอีกด้านหนึ่ง Airgel ที่ใช้ชีวภาพกลายเป็นฮอตสปอตการวิจัยและพัฒนา . วัสดุใหม่ที่พัฒนาโดยใช้ทรัพยากรที่สามารถต่ออายุได้เช่นเซลลูโลสและไคติน การผลิต . ในทางกลับกันแนวโน้มของสติปัญญากำลังค่อยๆเกิดขึ้น . โดยการฝังเซ็นเซอร์ไมโครใน aerogels การตรวจสอบแบบเรียลไทม์ของพารามิเตอร์สำคัญเช่นอุณหภูมิและการเสียรูป ลดลงอย่างต่อเนื่องและคาดว่าจะลดลงน้อยกว่า RMB 1, 000 ต่อลูกบาศก์เมตรภายในปี 2568 ซึ่งจะเร่งความนิยมและการใช้งานในช่วงที่กว้างขึ้นของเขตข้อมูล .}
4. บทสรุป: กำหนดขีด จำกัด ของวัสดุใหม่
การเพิ่มขึ้นของ Aerogels ใหม่ไม่เพียง แต่แสดงถึงการวนซ้ำของเทคโนโลยีวัสดุ แต่ยังกำหนดขีด จำกัด ประสิทธิภาพของวัสดุโซลิดสเตตในแง่ของน้ำหนักเบาความเหนียวและการรวมหลายฟังก์ชั่น . มันจะทำลายอุปสรรคการแลกเปลี่ยนระหว่างความแข็งแรงและความหนาแน่น วัสดุพื้นฐานสำหรับอนาคต Aerogels กำลังช่วยให้บรรลุเป้าหมายความเป็นกลางของคาร์บอนสำหรับการสร้างเครื่องยืนยันพลังงานVation, ให้การป้องกันความปลอดภัยสูงสำหรับระบบแบตเตอรี่และการสร้างแนวป้องกันที่มั่นคงในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงสำหรับการสำรวจอวกาศลึก . เนื่องจากกระบวนการทางอุตสาหกรรมเร่งความเร็ว Aerogels จะสร้างสะพานเชื่อมระหว่างการผลิตสีเขียวและการประยุกต์ใช้ประสิทธิภาพสูง