Airgelは、ナノスケール構造を持つ多孔質材料です。それは、その超軽量と超挿入特性のために、固体の間の煙として知られています。近年、高効率の省エネ技術の開発により、航空宇宙におけるエアロゲルの適用、断熱材、産業用パイプライン、およびその他の分野が徐々に拡大しています。ただし、新しいタイプの高性能資料として、Airgelは価格と実用性の課題にも直面しています。この記事では、読者がこの将来の材料を完全に理解するのを助けるために、エアロゲル材料の主な利点と短所を体系的に分析します。
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エアロゲルは、そのユニークなナノポーラス構造により、非常に低い熱伝導率を示し、最も既知の熱断熱特性を持つ固体材料の1つです。シリカエアロゲルを例にとると、その内部多孔度は90％を超えて高く、ナノスケールの毛穴はガス分子とガス硬化熱伝導の熱運動を効果的に阻害し、650度を超える高温環境でも優れた熱断熱材を維持できます。対照的に、従来の断熱材の熱伝導率は高温で大幅に増加し、エアロゲルの安定性は、石油化学物質や航空宇宙などの極端な労働条件に最初の選択肢となります。たとえば、パイプライン断熱用途では、エアロゲルは熱損失を大幅に減らし、省エネの効率を30％以上増加させ、高温表面からの人員への火傷のリスクを回避できます。
Airgelは従来の材料の厚さの1/5から1/3ですが、同じまたはさらに優れた熱断熱効果を提供し、設置スペースを大幅に節約でき、特に化学プラントの密集したパイプラインなど、限られたスペースのある場所に特に適しています。その柔軟性により、カスタマイズされた金型を必要とせずに、複雑な形の機器を直接包むことができます。切断後、オーバーラップまたはバインディングによって固定できます。これにより、建設効率が50％以上向上します。さらに、光と薄い特性により、サポートの負荷が減り、構造強化のコストが削減されます。従来の材料は、厚さが大きいため、熱橋の影響が発生しやすくなりますが、エアロゲルの連続的なカバレッジは熱伝導経路を効果的にブロックできます。たとえば、外壁の用途の構築では、冷たい橋と熱い橋によって引き起こされる凝縮とエネルギーの損失を避けることができます。
Airgelは、疎水性の修飾で治療されており、疎水性速度は98％を超え、150度を超える水滴接触角、水分吸収がほとんどありません。この機能により、湿気や屋外の環境では顕著になり、水を吸収した後の従来の材料の熱伝導率を高めるという問題を回避します。例として、オイルパイプラインを服用すると、エアロゲルは雨や凝縮水による侵食に長時間抵抗し、断熱層の下での腐食を防ぎ、機器の寿命を20年以上に延長します。対照的に、岩のウールの熱断熱性能は、水を吸収した後に80％減少し、カビを繁殖させるのは簡単です。エアロゲルの閉鎖構造は、水の浸透によって引き起こされる霜の重大な損傷を排除し、低温貯蔵タンクなどのシーンに適しています。
Airgelは、Aの難燃剤グレードを備えた無機非金属材料です。火災にさらされると毒性の煙が放出されず、酸素指数は60％を超えており、ポリウレタンなどの有機断熱材よりもはるかに高くなります。火の中で、エアロゲルは炎の拡散を効果的に遅らせ、避難と救助のために時間を購入することができます。たとえば、高速鉄道型や電力施設では、エアロゲルの断熱層は、コア機器を損傷から保護するために、1000度の短期的な高温に耐えることができます。さらに、その低煙特性は、EU EN13501などの厳格な基準を満たしており、二次的な危険を回避し、トンネルや高層ビルなどの非常に高い防火要件を持つ場所に特に適しています。
エアゲルは、主に二酸化シリコンなどの無機成分で構成されており、強い老化抵抗性を持っています。 {{{0}}}}度の範囲に安定した構造があり、650度まで、圧縮強度は0。2-0。その環境への親しみやすさは、2つの側面に反映されています。まず、アスベストやVOCなどの有害な物質は含まれておらず、生産および使用プロセスは汚染のないものです。第二に、それはリサイクルして再利用することができ、捨てられた後に押しつぶされて断熱材に作り直すことができます。従来の材料と比較して、ロックウールは廃棄された後に分解するのが困難であり、エアロゲルの低炭素特性は、カーボンニュートラリティの世界的な傾向に沿っています。たとえば、グリーンビルディング認定（LEED）では、エアロゲルは持続可能性のために追加のポイントを獲得できます。
Airgelは熱断熱、火災予防、水分抵抗の点でうまく機能しますが、その高コストは依然としてその広範なアプリケーションの主な障害です。複雑な生産プロセスと原材料の高コストにより、エアロゲルの現在の価格は、ガラスウール、ロックウール、ポリウレタンフォームなどの従来の断熱材の価格よりもはるかに高くなっています。これにより、費用に敏感なプロジェクトを促進することが困難になり、航空宇宙、軍事産業、石油化学、その他の分野など、ハイエンドまたは非常に高性能アプリケーションシナリオにのみ適しています。
さらに、Airgelには、使用中に特定のダストドロップの問題があります。その材料構造は壊れやすく、処理や設置中に細かいほこりを生成するのは簡単です。これは、高清潔さを必要とするクリーンルームや環境では特に好ましくありません。オペレーターや機器へのほこりの影響を回避するために、通常、エアロゲルをコーティングする必要があります。これにより、建設と追加コストの複雑さが増し、一部のフィールドでの直接的な使用も制限します。
要約すると、エアロゲルは、最先端の高性能熱断熱材として、その優れた熱断熱材、耐火性、湿気抵抗、環境保護特性により、産業およびハイエンドの建設分野で重要な選択肢になりつつあります。その高いコストと粉塵の問題は、生産技術の継続的な改善と大規模な開発により、その広範なアプリケーションを制限する主な要因ですが、Airgelのアプリケーションの見通しは依然として広範です。将来的には、エアロゲルは、グリーンエネルギーの節約と材料のアップグレードを達成する上で、より重要な役割を果たすことが期待されています。