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我国高性能隔热材料开发及应用现状

2018-09-21 19:08      责任编辑:李蕊    来源:www.newsijie.com    点击:
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我国高性能隔热材料开发及应用现状
 
        高性能隔热材料具有高承载能力和耐热、耐火焰、耐湿、隔音和耐气候性能,通常为复合材料,主要包括真空绝热板(VIP)、纳米孔绝热材料、陶瓷纤维材料等。

真空绝热板(VIP)

        中国研发真空绝热板的企业屈指可数,VIP真空隔热板质量与国外也有些差距,但是凭借着中国制造的低成本和低碳经济的备受关注,国产产品在市场上也有一席之地。目前我国VIP真空隔热板行业主要存在四类企业:1)国外大型家电企业,主要以自产自用为主;2)只生产VIP板企业(芯材需要外购);3)只生产VIP芯材企业;4)VIP板和芯材都生产。

        VIP真空绝热板芯材主要有粉体芯材和玻纤芯材,粉体芯材是采取二氧化硅为材料的真空绝热板,导热系数相对较高,主要应用在墙体保温;而玻纤芯材的真空绝热板导热系数较低,主要应用于冰箱、冰柜、冷藏车的节能保温。

纳米孔绝热材料

        纳米孔超级绝热材料是指热导率低于“无对流空气”热导率的绝热材料,该材料气孔尺寸小于空气分子平均自由程(≤70nm),具有轻质、耐高温、孔隙率高、导热率低等优点,是一种理想的保温隔热材料,广泛应用于航空航天、国防、化工、冶金、电力、交通等领域。气凝胶隔热材料和纳米粉末基复合隔热材料是目前研究最多的纳米孔超级绝热材料。

        气凝胶通常是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构,并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。由于气凝胶具有独特的性能,其纳米级孔径可显著降低气体分子热传导和热对流,纤细的纳米级骨架颗粒可显著降低固态热传导,具有极低的热导率(常温热导率低于空气),同时还具有低密度,是一种较为理想的轻质、高效隔热材料。

        目前,国内外所报道的纳米粉末基复合隔热材料大多都是以纳米SiO2粉末作为基体材料,在干法条件下添加增强材料和其他添加剂,均匀混合后压制成型的。与气凝胶隔热材料相比,该方法摒弃了超临界干燥技术,制备工艺简单,制备的隔热材料具有耐温值高、强度高等优点,可用于制备航天器陶瓷隔热瓦和对绝热性能有特殊要求的大型异型隔热构件,是一种极具发展潜力的新型超级绝热材料。

        目前,英国Microtherm、美国Unifrax、德国Porextherm等公司在纳米SiO2粉末基绝热材料的生产和应用方面,走在世界的前列。

陶瓷纤维

        与传统的绝热材料相比,陶瓷纤维是一种纤维状轻质绝热材料,具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热容小及耐机械震动等优点。目前,国外陶瓷纤维的应用范围日益扩大,一些主要工业发达国家的陶瓷纤维产量继续保持增长的发展势头,其中尤以玻璃态陶瓷纤维的发展最为迅速。同时,随着陶瓷纤维应用范围的不断扩大,陶瓷纤维制品的生产结构也随之发生重大变化。国外一些大的陶瓷纤维企业成功开发并批量生产用于特殊应用领域的多晶氧化锆纤维、氮化硅纤维、碳化硅纤维、硼化物纤维等新产品,如美国杜邦公司生产的多晶氧化铝长纤维,含有99.9%多晶α-Al2O3,纤维直径为20μm,主要用于制造纺织物。

        我国于上世纪70年代开始发展陶瓷纤维技术,在行业起步阶段,主要技术基本依靠国外引进。近年来,钢铁、冶金、石化、电力、汽车、建筑等行业迅猛发展,为我国陶瓷纤维行业创造了巨大增长空间。与此同时,节能政策的推广和节能理念的普及,也为陶瓷纤维行业发展创造了良好的政策与应用环境。目前,我国陶瓷纤维已在电力、冶金、石油、化工、电子、船舶、交通运输、房屋建筑及一些轻工业部门得到广泛的应用,并用于宇航及原子能等尖端科学技术领域。

        新思界产业研究中心发布的《2018-2023年中国高性能隔热材料行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,高性能隔热材料细分产品中,陶瓷纤维材料产量占比较高约为47.2%,应用也相对成熟;真空绝热板次之,纳米隔热材料产量规模较小。但纳米隔热材料应用前景较为可观,预计2018-2023年纳米隔热材料的产量增速在20%左右,2023年产量将达100万吨。
关键字: 气凝胶 隔热材料 真空绝热板 陶瓷纤维