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我国轻质隔热材料的高速发展起步晚,基础科研相对西方国家相对落后。初期,我们国家的轻质隔热材料关键从国外进口,随着人们对轻质隔热材料需求的日益增长,只靠进口的已无法满足行业的需求,对轻质隔热材料独立科学研究已迫在眉睫,因此我国建立了政策文件,逐渐耗费大量精力研发轻质隔热材料,到20世纪70年代,我国已经可以小规模生产制造隔热耐火材料。现如今,中国在轻质隔热材料生产制造与研发方面取得迅速的发展,所制备的轻质隔热材料种类丰富、使用性能,生产工艺流程慢慢多样化。以下是近年来新兴的几种新型隔热材料的特征及应用。
1、气凝胶保温隔热材料
气凝胶超级绝热材料具备纳米级其他气孔和骨架颗粒,其隔热性能十分优越,其导热系数一般不超过0.1W/(m·K),引起了耐火工作者的广泛科学研究。气凝胶是一类分散介质为气体的凝胶材料,因其半透明的色彩和粘士质量,也被称为“固态烟”,因为气凝胶具备纳米级其他气孔,这种结构可显著降低材料中气体分子热传导和热对流,同时纳米级骨架颗粒可显著降低固态热传导,所以制备出的隔热材料的热导率通常比空气低很多,同时还具有比较小的密度和弹性模具,是一类较为理想的轻质隔热材料。迄今为止,已研制出的气凝胶有许多种,有单相气凝胶、多相气凝胶、有机化学气凝胶和碳气凝胶。美国Cabot公司应用超临界干燥法,通过保留SiO2颗粒在其凝胶状态下的排列结构,成功制备出纳米级其他SiO2气凝胶。制备出的SiO2气凝胶具备海绵状多孔网络架构,其孔洞和骨架颗粒尺寸大多数100nm之下,热导率仅为0.05W/(m·K),隔热效果特别好。
2、真空隔热原材料
真空隔热原材料最早于1893年由英国学者杜瓦所提出的,那时候关键用来做贮存液态空气容器隔热材料,以后真空隔热技术的应用航空航天,特种合金的冶炼,电子产业等科技领域都获得了快速的发展。真空隔热原材料也叫高温双层隔热材料,主要由发射率低的金属薄膜和低导热系数的夹层原材料组合而成。因为在真空条件下,可以有效阻止热量的传递,因此这种材料的导热系数比一般隔热材料低很多。温树林等研制成功一种用以高温真空高效隔热材料,这种材料由铝箔或镍箔与石英纤维席复合而成。随着人们对真空隔热材料的进一步探索,制取密闭的真空气孔结构材料成为广大工作者关键科学研究领域之一。
3、碳质保温隔热材料
新型碳质隔热材料具备导热系数小、热容量低、体积密度小、线膨胀系数小、耐热、抗热震稳定性好、耐化学腐蚀性好、高纯度无污染等出色的性能,广泛运用于真空泵电阻炉、感应炉、烧结炉、热处理设备等高温场合。其良好的隔热效果,可以节省30~70%电力能源。2010年,日本碳素公司开发出高隔热性能的碳纤维隔热材料,不但隔热效果优良,而且强度高、规格精准。碳质隔热材料性能优越,主要适用于陶瓷烧结、金属热处理、稀土类磁性材料的生产、太阳能电池板硅铸造炉等生产线设备中。
4、复合型保温隔热材料
复合性保温隔热材料兼顾各单一材料的优异性能,因此广泛运用于各个领域。复合性保温隔热材料在深刻认识原材料各自的特点后,依照实际需求有机融合,主要目的是灵活运用不同原材料的优势,使变成整体上的商品各方面性能。复合型保温隔热材料分成无机与无机复合性(也称为复合硅酸盐型)和泡沫塑料与硅酸盐复合性两类。无机与无机复合性保温材料关键类型有硅酸镁、硅镁铝、稀土复合保温材料等,其隔热性能及抗压强度优于单一化的铝、镁、硅质隔热材料。海泡石保温材料做为无机与无机复合性隔热材料的中流砥柱,具有良好的保温隔热性能和应用效果,已经受到人们的十分重视。泡沫塑料与硅酸盐复合性隔热材料不但具有很好的保温隔热性能,而且价格便宜,生产制造制作简单,广泛运用于化工企业、房屋建筑、食品工业、电力能源运输等行业。龙志勤等以聚苯乙烯泡沫塑料与普通硅酸盐水泥、粉煤灰原材料制备出泡沫塑料与硅酸盐复合性保温隔热板,不但隔热效率出色,还兼具防水性能。