Аэрогели: революционный изоляционный материал
Аэрогели: революционный изоляционный материал
Аэрогели были впервые официально представлены в 1931 году. Это трёхмерные, пористые, лёгкие твёрдые материалы, состоящие из наночастиц, которые, агрегируя, образуют нанопористую структуру, содержащую газообразную дисперсионную среду внутри своих наноразмерных пор. Аэрогели, признанные на сегодняшний день твёрдым материалом с наилучшими изоляционными характеристиками, обычно комбинируются с другими материалами для создания композитов для практического применения. Известные как твёрдые материалы с самой низкой теплопроводностью и плотностью, они кажутся лёгкими, как туман, с голубоватым оттенком и часто называются «голубым дымом». Аэрогели обладают сверхдлительным сроком службы, исключительной теплоизоляцией и превосходной огнестойкостью, что позволило им получить прозвище «чудо-материал, способный изменить мир».
Традиционные аэрогели имеют удельную поверхность около 700 м²/г и пористость 95–99,8%. Их равномерно распределённая нанопористая структура практически полностью блокирует теплопроводность и конвекцию, обеспечивая им значительно более высокие теплоизоляционные характеристики по сравнению с традиционными материалами. Их теплопроводность может составлять всего 0,012–0,016 Вт/(м·К), что эквивалентно лишь половине теплопроводности воздуха.
Благодаря своим исключительным изоляционным свойствам аэрогели широко используются в аэрокосмической, военной и оборонной отраслях. Постепенно их сфера применения расширилась до нефтехимической промышленности, промышленного производства, строительства, транспорта и производства потребительских товаров. В настоящее время основными сферами применения аэрогелей являются изоляция промышленных трубопроводов (например, в нефтегазовых проектах), промышленная теплоизоляция и изоляция зданий. По мере расширения сферы применения появляются также рынки для транспортных средств на новых источниках энергии и товаров для активного отдыха.
В настоящее время существует широкий спектр аэрогелей. По внешнему виду их подразделяют на монолиты, порошки и тонкие плёнки. По способу получения они делятся на аэрогели, ксерогели и криогели. По составу матрицы аэрогели подразделяются на неорганические, органические, гибридные и композитные.
Исследования показывают, что более 70% энергопотребления здания приходится на теплопередачу через ограждающие конструкции. Сокращение потерь энергии при теплопередаче в этих конструкциях имеет решающее значение для снижения общего энергопотребления здания.
По химическому составу изоляционные материалы можно разделить на неорганические и органические. Неорганические материалы (например, минеральная вата, стекловата, вспененный цемент, вакуумные изоляционные панели, аэрогели) негорючи. Органические материалы (например, пенополистирол, экструдированный пенополистирол, полиуретан) обеспечивают лучшую изоляцию, но легковоспламеняемы, выделяя токсичные газы при горении и требуя применения антипиренов.
Аэрогелевые одеяла: конкурентоспособное решение для неорганической изоляции
Аэрогелевые маты, являясь новым неорганическим изоляционным материалом, несмотря на свою высокую стоимость, обладают превосходными теплоизоляционными характеристиками, просты в установке и долговечны. С учётом долгосрочных преимуществ в плане энергосбережения и экономии средств они оказываются весьма конкурентоспособными.
В настоящее время оксидные аэрогели являются наиболее зрелыми в промышленном отношении и широко применяются. Аэрогели выпускаются в различных формах: в виде матов, плит, тканей, бумаги, частиц, порошков, покрытий и деталей специальной формы. Такое разнообразие продукции обеспечивает гибкость и широкий спектр применения на последующих этапах технологического процесса.
Благодаря выдающимся изоляционным свойствам аэрогелей, их индустрия находится на стадии роста во всем мире, быстро расширяясь во многих секторах. Согласно комплексным прогнозам, ожидается, что мировой рынок аэрогелей будет расти со среднегодовым темпом роста (CAGR) около 10%.
Будущее строительства
Аэрогели будут играть все более важную роль в будущем строительной отрасли, предлагая более широкие перспективы применения и стимулируя инновации в области энергоэффективности.
