气凝胶材料的绝热原理

浏览次数: 日期:2017-03-27

一、热传递的三途径

宏观上讲,热的本质就是大量物质微粒无规则运动的外在表现,一个物体越热,实际上就是指这个物体的结构微粒运动越激烈。这种运动在气体中就表现为气体分子的自由运动;在液体中就表现为液体分子的成团流动;在固体中就表现为物质微粒的热运动。归纳起来说,热传递一共有三种途径,分别是:热传导、热对流和热辐射。

热传导是由于物体微粒的热运动具有相互影响的特性而产生的,其趋势是使整个物体热量处处均匀。热对流,是由于热的气体或者液体密度较小,在重力作用下冷热液体或气体相对流动而产生的。热辐射,则是一切温度高于绝对零度的物体都具备的,以电磁波的形式向外导热的方式。

二、气凝胶材料隔热原理分析

埃力生研制的纳米二氧化硅气凝胶复合隔热材料能很好的抑制上述三种热传递的方式。

无穷长路径效应:由于近于无穷多纳米孔的存在,热流在固体中传递时就只能沿着气孔壁传递,近于无穷多的气孔壁构成了近于无穷长路径效应,使得固体热传导的能力下降到接近最低极限。

     “零对流效应:当气凝胶材料中的气孔直径小于70nm时,气孔内的空气分子就失去了自由流动的能力,相对地附着在气孔壁上,这时材料处于近似真空状态,即产生零对流效应。

      “无穷多遮热板的效应:由于材料内的气孔均为纳米级气孔再加材料本身极低的体积密度,使材料内部气孔壁数日趋于无穷多,对于每一个气孔壁来说都具有遮热板的作用,因而产生近于无穷多遮热板的效应,从而使辐射传热下降到近乎最低极限。

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