निर्माण, औद्योगिक उपकरण, और व्यक्तिगत सुरक्षा के क्षेत्रों में, थर्मल इन्सुलेशन सामग्री ने हमेशा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है . एक नए प्रकार के नैनोमैटेरियल के रूप में जो हाल के वर्षों में तेजी से विकसित हुई है, एयरगेल अपने अल्ट्रा-लो थर्मल चालकता के साथ कई थर्मल इन्सुलेशन प्रौद्योगिकियों के बीच बाहर खड़ा है, जो कि बहुत कम घनत्व, और उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता {2 {2} संवहन, और विकिरण, लेकिन इसमें अच्छी यांत्रिक अनुकूलनशीलता और कार्यात्मक एकीकरण क्षमता . भी है, यह लेख Airgel के थर्मल इन्सुलेशन सिद्धांत का विश्लेषण करेगा और आधुनिक थर्मल इन्सुलेशन सिस्टम . में इसके फायदे और अनुप्रयोग संभावनाओं का पता लगाएगा।
सामग्री
1. थर्मल इन्सुलेशन सिद्धांतों का वैज्ञानिक विश्लेषण
3. सुधार के लिए मौजूदा चुनौतियां और निर्देश
1. थर्मल इन्सुलेशन सिद्धांतों का वैज्ञानिक विश्लेषण
एयरगेल में उत्कृष्ट थर्मल इन्सुलेशन प्रदर्शन का कारण मुख्य रूप से इसकी अद्वितीय संरचनात्मक विशेषताओं और गर्मी हस्तांतरण अवरोध तंत्र के कारण होता है . Airgel एक झरझरा सामग्री है जो एक नैनोस्केल ठोस कंकाल से बना है, जो आमतौर पर 90% -99 . 8% और एक बेहद कम dention {5} {5} {5} {5} {5} {5} {}} {}} {}} {}} {} {}} { ठोस घटक के गर्मी चालन पथ को कम करता है, लेकिन सूक्ष्म पैमाने पर गर्मी हस्तांतरण के लिए एक "बाधा" भी बनाता है।
गर्मी चालन के संदर्भ में, एयरगेल का ठोस कंकाल बेहद विरल होता है, जो निरंतर और घने ठोस पदार्थों के विपरीत सामग्री . के अंदर थर्मल चालकता को काफी कम कर देता है, एयरगेल में गर्मी को बड़ी संख्या में छिद्रों को बायपास करना चाहिए, और यह "आंतरायिक पथ" की तुलना में प्रभावी रूप से {{1} { नैनोमीटर, जो हवा के अणुओं के औसत मुक्त पथ से छोटा होता है, जिससे गैस संवहन की घटना को बाधित किया जाता है . इस आकार के प्रभाव का मतलब है कि हवा के अणु छिद्रों में एक प्रभावी प्रवाह नहीं बना सकते हैं, जिससे गैस संवहन ताप हस्तांतरण .} के योगदान को बहुत कम करना है।
विकिरण के संदर्भ में, एयरगेल की संरचना अवरक्त बिखरने वाले एजेंटों के साथ डोपिंग द्वारा थर्मल विकिरण के अपने प्रतिबिंब या अवशोषण क्षमता को बढ़ा सकती है, आगे मध्यम और उच्च तापमान वातावरण में विकिरणक गर्मी हस्तांतरण को रोकना . यह तंत्र विशेष रूप से उच्च-तापमान अनुप्रयोगों में मूल्यवान है .}} {
प्रायोगिक डेटा भी एयरगेल . के उत्कृष्ट थर्मल इन्सुलेशन प्रदर्शन का समर्थन करता है। ठेठ सिलिका एयरगेल की थर्मल चालकता 0 . 015–0 . 03 w/m · k के रूप में कम हो सकती है, जो कि कमरे के तापमान पर काफी बेहतर है, जो कि पारंपरिक थर्मल इन्सुलेशन सामग्री से बेहतर है। यह डेटा न केवल एक स्थिर वातावरण में एयरगेल के थर्मल इन्सुलेशन लाभ को दर्शाता है, बल्कि एयरोस्पेस, निर्माण, थर्मल सुरक्षात्मक कपड़े और अन्य क्षेत्रों में इसके प्रचार और अनुप्रयोग के लिए एक प्रयोगात्मक आधार भी प्रदान करता है।
अपने उत्कृष्ट थर्मल इन्सुलेशन प्रदर्शन और हल्के विशेषताओं के साथ, एयरगेल सामग्री ने कई क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाओं को दिखाया है . ऊर्जा संरक्षण के निर्माण के संदर्भ में, एयरगेल शीट का उपयोग दीवारों, छत, दरवाजों और खिड़कियों की इन्सुलेशन परतों के लिए किया जा सकता है, जो कि ऊर्जा की खपत को कम करने और विशेष रूप से Passive भवन में सुधार करता है। Airgel का उपयोग रिएक्टरों और स्टीम पाइप जैसे उपकरणों के लिए एक इन्सुलेशन परत के रूप में किया जा सकता है, जिसमें 600 डिग्री से ऊपर उच्च तापमान का सामना करने की क्षमता होती है, जबकि उपकरण लोड को कम करते हुए और सेवा जीवन का विस्तार करते हुए .}
वस्त्रों और व्यक्तिगत सुरक्षा के क्षेत्र में, लचीली एयरगेल कंपोजिट का व्यापक रूप से कोल्ड-प्रूफ कपड़ों, फायरफाइटिंग कपड़ों और सैन्य उपकरणों में उपयोग किया जाता है . कुछ बायोनिक डिजाइन, जैसे कि एयरगेल फाइबर जो "ध्रुवीय भालू बालों की संरचना की नकल करते हैं", कुशल थर्मल इन्सुलेशन और सांस लेने के लिए उपयुक्त होते हैं, और सांस लेने के लिए उपयुक्त होते हैं।
इसके अलावा, एयरोस्पेस के क्षेत्र में, Airgel का उपयोग अंतरिक्ष यान के लिए अंतरिक्ष यान की गर्मी ढालों, मंगल रोवर लैंडिंग सिस्टम, और थर्मल सुरक्षा परतों में किया गया है, जो कि अंतरिक्ष यात्री कपड़ों के लिए थर्मल सुरक्षा परतें, चरम गर्मी प्रवाह और वजन नियंत्रण की दोहरी आवश्यकताओं को पूरा करते हैं .
3. सुधार के लिए मौजूदा चुनौतियां और निर्देश
यद्यपि एयरगेल सामग्री में उनकी अल्ट्रा-लो थर्मल चालकता और अल्ट्रा-लाइट संरचना के कारण थर्मल इन्सुलेशन के क्षेत्र में उत्कृष्ट प्रदर्शन होता है, फिर भी वे व्यावहारिक अनुप्रयोगों में चुनौतियों की एक श्रृंखला का सामना करते हैं . पहली बार यांत्रिक भंगुरता की समस्या है, जो कि उनके ढीले नानो-सोकलेट के कारण बेहद फ्रैगाइल हैं, अवसरों . वर्तमान में, शोधकर्ता फाइबर सुदृढीकरण और कार्बनिक बहुलक कंपोजिट के माध्यम से अपने संपीड़ित प्रतिरोध और लचीलेपन में सुधार कर रहे हैं, और धीरे -धीरे लचीले एयरगेल उत्पादों को महसूस कर रहे हैं, जिन्हें इंसुलेशन और कपड़ों के गर्मजोशी के क्षेत्र में उपयोग की जरूरतों को पूरा करने के लिए रोल किया जा सकता है .. {
दूसरा बड़े पैमाने पर तैयारी . की लागत की समस्या है, हालांकि सुपरक्रिटिकल सीओओ सूखने की प्रक्रिया के साथ संयुक्त वर्तमान मुख्यधारा सोल-जेल विधि पूरी संरचनाओं के साथ उच्च-प्रदर्शन एयरोगेल प्राप्त कर सकती है, उपकरण महंगा है, ऊर्जा की खपत अधिक है, और प्रक्रिया चक्र फॉरवर्ड वायुमंडलीय दबाव सुखाने और फ्रीज सुखाने, और तैयारी दक्षता में सुधार करने और समग्र लागतों को कम करने के लिए स्वचालित नियंत्रण के साथ अग्रदूत अनुकूलन को जोड़ती है .
इसके अलावा, खराब पर्यावरणीय अनुकूलन क्षमता भी एरोगेल . के प्रचार को सीमित करने वाले प्रमुख कारकों में से एक है, क्योंकि इसकी उच्च छिद्र संरचना नमी को अवशोषित करना आसान है, पानी के अंतर्ग्रहण के कारण छिद्र पतन और प्रदर्शन गिरावट . है, इसलिए, यह विशेष रूप से अपने मोइस्चर प्रतिरोध में सुधार करने के लिए महत्वपूर्ण है {2 { आर्द्रता, हवा और बारिश, और उच्च पराबैंगनी . जैसे बाहरी वातावरण में इसकी स्थिरता और स्थायित्व में सुधार करने के लिए उपयोग किया जाता है
भविष्य में, एरोगेल्स के विकास को न केवल "नाजुक, उत्पादन में मुश्किल, और मौसम-प्रतिरोधी नहीं" की समस्याओं को हल करना चाहिए, बल्कि बहुक्रियाशील एकीकरण की दिशा में भी विकसित होना चाहिए, जैसे कि यह फ्लेम रिटार्डेंट, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक शील्डिंग, चरण परिवर्तन तापमान विनियमन और अन्य समग्र कार्यों को पूरा करने के लिए, जैसे कि उच्च-संपन्न कॉम्प्लेक्स सीन और अन्य समग्र कार्यों को पूरा करना
सामग्री विज्ञान और तैयारी प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति के साथ, एरोगेल का विकास एक अधिक विविध और उच्च-प्रदर्शन दिशा की ओर बढ़ रहा है, और बहुक्रियाशील एकीकरण Airgel अनुसंधान . का ध्यान केंद्रित कर देगा, जो पारंपरिक उत्कृष्ट थर्मल इन्सुलेशन प्रदर्शन के अलावा, समग्र एयरगेल सामग्री है, जो कि कुंडलीदार नहीं है। निर्माण, परिवहन, इलेक्ट्रॉनिक्स, आदि . के क्षेत्रों में कई प्रदर्शन की जरूरतों को पूरा करें, लेकिन बुद्धिमान विनिर्माण और उच्च अंत उपकरणों में एरोगेल के आवेदन स्थान का विस्तार करें .
प्रकृति में संरचनाओं पर ड्राइंग करके एरोगेल्स . के यांत्रिक गुणों को बेहतर बनाने के लिए बायोनिक डिजाइन एक और महत्वपूर्ण दिशा है, जैसे कि मदर-ऑफ-पर्ल की स्तरित समग्र संरचना या ध्रुवीय भालू के बालों की नैनोफाइबर व्यवस्था, शोधकर्ताओं ने उच्च क्रूरता और प्रभाव प्रतिरोध के साथ एयरगेल सामग्री को डिजाइन किया है, लेकिन यह संरचना नहीं है। झरझरा गुण, लचीले सुरक्षात्मक कपड़ों, एयरोस्पेस और अन्य क्षेत्रों में एरोगेल की आवेदन क्षमता को बहुत व्यापक बनाना .
हरे पर्यावरण संरक्षण की अवधारणा ने एरोगेल की तैयारी प्रक्रिया को टिकाऊ . बनने के लिए प्रेरित किया है, जैसे कि बायो-आधारित कच्चे माल के आधार पर एयरगेल सामग्री का विकास, जैसे कि सेल्यूलोज एयरगेल, न केवल पारंपरिक जीवाश्म संसाधनों पर निर्भरता को कम करता है, बल्कि एक ही समय के लिए प्रोलॉजिंग और पुनर्नवीनीकरण में सुधार करता है। Airgel उद्योग भविष्य के पर्यावरण के अनुकूल विनिर्माण . के लिए एक महत्वपूर्ण दिशा बन जाएगा
Airgel अपने उत्कृष्ट थर्मल इन्सुलेशन प्रदर्शन और हल्के झरझरा संरचना . के कारण पारंपरिक थर्मल इन्सुलेशन सामग्री के लिए एक महत्वपूर्ण पूरक बन गया है। एकीकरण और बायोनिक डिजाइन, थर्मल इन्सुलेशन, ध्वनि इन्सुलेशन, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक परिरक्षण, और पर्यावरण संरक्षण और स्थिरता पर ध्यान केंद्रित करने जैसे कई कार्यों के एकीकरण का एहसास है। लक्ष्य .