مع التقدم المستمر في علوم المواد ، توسعت Airgel تدريجياً من المجالات الراقية مثل الفضاء والصناعة العسكرية إلى الحقول المدنية اليومية بسبب انخفاض الموصلية الحرارية للغاية ، ووزنها الخفيف للغاية وأداء الحرارة والحرارة الممتازة. مع التخفيض التدريجي لتكاليف التصنيع والتحسين المستمر للعمليات ، يتم استخدام مواد Airgel على نطاق واسع في العديد من السيناريوهات المدنية مثل عزل البناء ، وحماية البرد ، وعزل الأجهزة المنزلية ، والحماية من الحرائق ، وما إلى ذلك ، والتي تظهر إمكانات السوق الضخمة وتطبيقات التطبيق. ستركز هذه المقالة على العديد من مواد AirGel التي تستخدم على نطاق واسع في المجال المدني ، واستكشاف مزايا الأداء وحالات التطبيق العملية.
محتوى
2. سيناريوهات التطبيق المدني الأساسي
Airgel هي مادة صلبة خفيفة للغاية مع بنية نانوية. نظرًا للمسامية العالية للغاية والبنية المجهرية الخاصة ، فإنه يعرض العديد من الخصائص الفريدة. الموصلية الحرارية منخفضة مثل 0. في الوقت نفسه ، تكون كثافة Airgel منخفضة للغاية ، تصل إلى 3 كجم\/متر مكعب ، وهو أخف تقريبًا من الهواء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مواد Airgel الحديثة لها أيضًا مسعور واستقرار جيد ، ولا يزال بإمكانها الحفاظ على أداء ممتاز في بيئات معقدة مختلفة ، مما يجعله محور الاهتمام في مجال المواد الوظيفية.
في السنوات الأخيرة ، مع تقدم أهداف "الكربون المزدوج" وتوجيه السياسات الخضراء والمنخفضة الكربون ، توسعت مواد Airgel تدريجياً من الفضاء والفضاء العسكري إلى السوق المدنية. بفضل تخفيض التكاليف الناتج عن الإنتاج على نطاق واسع وتحسين العمليات الأساسية مثل التجفيف فوق الحرجة ، أصبحت تقنية التصنيع في Airgel أكثر نضجًا وتم تقليل عتبة التطبيق بشكل مستمر. اليوم ، يتم استخدام Airgel بشكل متزايد في العديد من المجالات المدنية مثل عزل البناء ، وعزل الأجهزة المنزلية ، والملابس الوظيفية ، وما إلى ذلك ، وأصبحت مادة جديدة مهمة لتعزيز الحفاظ على الطاقة وتقليل الانبعاثات وتحسين نوعية الحياة.
2. سيناريوهات التطبيق المدني الأساسي
1. بناء توفير الطاقة
لقد لم يتشكل تطبيق Airgel في بناء الطاقة ، خاصةً من حيث العزل الحراري وتوفير الطاقة الهيكلية. من حيث عزل الجدار والسقف ، تحل مواد Airgel محل المواد التقليدية تدريجياً مثل الصوف الصخري والبولي يوريثان. لا يمكن تقليل سمك أكثر من 50 ٪ فقط دون تغيير أداء العزل الحراري ، ولكنه يمكن أن يقلل أيضًا من فقدان الحرارة بشكل فعال. وفقًا لحالة صناعة البتروكيماويات ، يمكن تخفيض فقدان الحرارة بنسبة 34.6 ٪. في تطبيق النوافذ عالية الكفاءة الموفرة للطاقة ، يمكن أن يحقق استخدام تقنية الطبقة البينية الزجاجية Airgel توازنًا جيدًا بين النقل البصري وأداء المقاومة الحرارية ، مما يقلل بشكل كبير من حمل تكييف الهواء. في الوقت نفسه ، يتم استخدام Airgel أيضًا في طبقة العزل لنظام التدفئة الأرضية. من خلال وضع طبقات رقيقة ، يمكن تحقيق تسخين أسرع للأرض ، ويمكن تقليل استهلاك الطاقة الإجمالي بنسبة تصل إلى 30 ٪ ، مما يحسن كفاءة الطاقة في نظام التدفئة الأرضية.
2. مركبات طاقة جديدة
في مجال مركبات الطاقة الجديدة ، أصبحت مواد Airgel حلاً مهمًا لسلامة نظام الطاقة وتحسين أداء السيارة نظرًا لاستقرارها الحراري الممتاز وخصائصها الخفيفة. عند تطبيقها على الحماية الحرارية لبطاريات الطاقة ، يمكن لـ Airgel تحمل درجات الحرارة التي تتجاوز 800 درجة ، وتلبية المعيار الوطني للسلامة من {1}} التأخير الحراري الدقيقة في GB 38031-2020. يمكن أن يؤدي دمج المواد المركبة Airgel في هيكل إطار السقف والباب إلى تحقيق وزن كبير مع تحسين القدرة على التحمل للمركبة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام Airgel أيضًا لعزل داخلي لشحن أكوام ، مما يمنع بشكل فعال تراكم درجات الحرارة العالية من الفشل في مكونات وتحسين سلامة نظام الشحن واستقراره.
3. المعدات الخارجية والملابس الوظيفية
إن مزايا العزل الخفيفة والفعالة لـ Airgel في المعدات الخارجية تجعلها مادة وظيفية مثالية للبيئات القصوى. في المعدات المهنية مثل بدلات الحملة القطبية ، يمكن للطبقة المركب الهوائية السميكة التي تبلغ مساحتها 1 سم تحقيق تأثير عزل للمواد السميكة التقليدية التي تبلغ مساحتها 5 سم ، مما يقلل بشكل كبير من ثقل الملابس وتحسين ارتداء الراحة. فيما يتعلق بملابس الحماية من الحرائق ، تتمتع Airgel بخصائص ممتازة عالية في درجات الحرارة وخصائص مثبتة للهب ، والتي يمكن أن توفر لرجال الإطفاء حماية أكثر أمانًا في بيئات عالية درجة الحرارة ، مما يمنع حروق الإشعاع الحرارية بشكل فعال وإصابات التوصيل الحراري.
4. المنزل والضروريات اليومية
تدخل Airgel تدريجياً آلاف الأسر وتصبح مادة مهمة لتوفير الطاقة المنزلية وتحسين السلامة. على سبيل المثال ، في الثلاجات والمجمدات ، يمكن أن يؤدي استخدام طبقات عزل Airgel إلى تقليل فقدان البرد بشكل فعال ، ويحسن كفاءة العزل ، وبالتالي تحسين مستوى توفير الطاقة للمنتج. في أنظمة التدفئة المدنية ، تستخدم مواد Airgel أيضًا على نطاق واسع لعزل الأنابيب ، والتي لا يمكن أن تمنع فقط تجميد أنابيب التدفئة في فصل الشتاء ، ولكن أيضًا الحفاظ على الكفاءة الحرارية الجيدة في ظل ظروف عزل أرق.
5. الحقول المحتملة الناشئة
مع التطوير المستمر لتكنولوجيا AirGel ، تستمر إمكانات تطبيقها في المجالات الناشئة في التوسع. فيما يتعلق بتبديد الحرارة للمعدات الإلكترونية ، يتم استخدام Airgel كطائرة خلفية للرقائق ومواد فيلم موصلة حرارية لمساعدة الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة الأخرى على تحقيق تحكم أكثر فعالية في تبديد الحرارة. في اتجاه تحول التكنولوجيا السكنية وتكنولوجيا الفضاء المتطورة ، تم زرع تقنية عزل Airgel المستمدة من كبسولات الفضاء إلى مباني راقية ، مما يوفر حلولًا للبيئة الحرارية على مستوى الطيران وتوفير الطاقة للمساكن ، مما يعكس اتجاه تطوير "تقنية الفضاء التي تخدم سبل حيز الأشخاص".
على الرغم من أن Airgel لديها مزايا كبيرة في الأداء ، إلا أن تصنيعها لا يزال يواجه تحديات في التكلفة والتكنولوجيا والمعايير. في الوقت الحاضر ، لا يزال سعر Airgel 3-5 مرتين مواد العزل الحرارية التقليدية ، والتي أصبحت واحدة من العقبات الرئيسية أمام التطبيق على نطاق واسع. ومع ذلك ، مع تحسين العملية والتقدم في الإنتاج على نطاق واسع ، من المتوقع أن تنخفض التكلفة بأكثر من 60 ٪ في المستقبل.
فيما يتعلق بالتكنولوجيا ، على الرغم من أنه من المتوقع أن تحل عملية تجفيف الضغط في الغلاف الجوي محل التجفيف فوق الحرجة عالية التكلفة ، إلا أن الاستقرار واتساق المنتج لا يزال يتعين تحسينه. في الوقت نفسه ، تكون Airgel نفسها هشة نسبيًا ، ويجب تحسين قوته الميكانيكية من خلال التكنولوجيا المركبة لتلبية احتياجات مجموعة واسعة من التطبيقات.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك نقص في معايير الصناعة المنهجية في المجال المدني الحالي ، وخاصة من حيث بناء مستوى الحماية من الحرائق واختبار حماية البيئة. لا يوجد معيار موحد. سيكون إنشاء نظام قياسي سليم هو الدعم الرئيسي لتعزيز التنفيذ الواسع النطاق لمواد AirGel.
باختصار ، تصنيع Airgel في مرحلة متسارعة. فقط من خلال تنسيق التحكم في التكاليف ، يمكن تحقيق الاختراقات التكنولوجية والبناء القياسي لتطبيقه الواسع في السوق المدنية حقًا.
مع النمو المستمر للطلب العالمي على مواد توفير الطاقة وصديقة للبيئة ، يدخل سوق Airgel فترة من التطوير السريع. وفقًا للتوقعات ، بحلول عام 2025 ، من المتوقع أن يتجاوز سوق Airgel العالمي 3 مليارات دولار أمريكي ، والتي ستتجاوز حصتها في السوق الصينية 40 ٪ منها ، لتصبح القوة الأساسية التي تدفع النمو العالمي. في المستقبل ، ستصبح Airgel المستندة إلى الحيوي اتجاهًا فنيًا مهمًا. لا تتمتع مواد AirGel الجديدة القائمة على الموارد المتجددة مثل السليلوز والشيتوزان بأداء ممتاز فحسب ، بل تتماشى أيضًا مع حماية البيئة واتجاهات التنمية المستدامة.
في الوقت نفسه ، وفرت سياسات مواتية مختلفة تربة جيدة للتطبيق الواسع النطاق لـ Airgel. عززت الإعانات المالية ومعايير كفاءة الطاقة في مجال المباني الخضراء مواد عزل عالية الأداء لاستبدال المنتجات التقليدية ؛ فيما يتعلق بمركبات الطاقة الجديدة ، أصبحت Airgel مادة مهمة للإدارة الحرارية لبطاريات الطاقة لأنها تلبي معايير السلامة الإلزامية الوطنية. على العموم ، مع الدافع المزدوج للتقدم التكنولوجي ودعم السياسة ، من المتوقع أن تسرع Airgel تعميمها في سيناريوهات مدنية متعددة وتصبح ممثلًا مهمًا لجيل جديد من المواد الوظيفية عالية الأداء.
تنتقل Airgel من "التكنولوجيا السوداء في المختبر" إلى الاستخدام المدني على نطاق واسع ، مما يحقق تطوير Leapfrog في مجال المواد. من خلال عزله الحراري الممتاز ، وأداء حماية البيئة الخفيفة والبيئة ، أصبحت Airgel مادة جديدة استراتيجية لدعم تطوير الصناعات الرئيسية مثل المباني الخضراء ومركبات الطاقة الجديدة ، وهي ذات أهمية كبيرة لتحقيق أهداف "الكربون المزدوج" والتنمية المستدامة. في المستقبل ، للترويج للتنفيذ الكامل ، لا يزال من الضروري التعاون والابتكار بين جميع الأطراف في الصناعة والأوساط الأكاديمية والبحث ، والتركيز على التحكم في التكاليف والاختراق في الاختناقات التقنية ، وتسريع بناء نظام قياسي ، ومساعدة Airgel حقًا على دخول الآلاف من الأسر المعيشية وتقديم مستقبل أخضر.