世界最轻固体二氧化硅气凝胶在保温隔热领域

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得益于二氧化硅气凝胶众多优异特性,其已成功应用在众多领域,如催化剂载体材料、隔音材料、保温隔热材料、有毒气体吸附材料和宇宙尘埃收集材料等,展现了气凝胶巨大的应用前景。随着新能源汽车,特别是锂离子电池能量密度的不断提升,电芯的隔热防火日益成为最重要的话题之一。

Aspen表示,至年,气凝胶产品在电动汽车隔热领域的市场空间将高达00亿美元。

锂离子电芯防火方案

本文着重介绍二氧化硅气凝胶在保温隔热领域应用的研究进展,分析其在应用过程中的共性技术难点和发展趋势,以期拓展气凝胶研究和应用领域。

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航空航天

高性能隔热材料是航空航天飞行器热防护的关键组件之一,对于高超声速飞行器而言,在长时间承受气动加热条件下,机体表面会产生极高的温度,为避免飞行器主体结构及内部仪器设备受热侵蚀危害,选择综合性能优异的隔热材料至关重要。

一方面,隔热材料需要有效阻隔外部热量流向机体内部,以免影响机体相关设备正常工作;另一方面该隔热材料需要具备较好的热稳定性和轻质特性,其对提高导弹、航天飞行器的有效载荷,增大飞行距离都具有重要意义。二氧化硅气凝胶密度仅约0.08g/cm,室温热导率低至0.W/(m·K),能够满足航空航天对于轻质高效隔热材料的需求。

目前AspenSystems公司制备的纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料已应用到美国航空航天局相关项目中,如通过将气凝胶与陶瓷纤维、有机纤维等复合得到复合功能化材料,成功应用于火星探测器的温度敏感探头外部保护及星云捕获器上,同时二氧化硅气凝胶复合材料在高超声速飞行器、超声速巡航导弹的内部热防护方面均得到成功应用。

美国航空航天局开发的陶瓷纤维基-二氧化硅气凝胶复合材料已成功用作航天器端面以及燃料箱隔热材料,其不仅可以隔热,也可防止深冷燃料箱在发射前冻结。该材料的隔热性能比现有航天器隔热瓦高10~倍,同时具有耐温高的显著优势。陶瓷纤维-SiO2气凝胶复合材料还被应用在飞机黑匣子上以及英国美洲豹战斗机的机舱隔热层。

英国“美洲豹”战斗机的驾驶舱机舱采用气凝胶隔热材料

二氧化硅气凝胶轻质、低导热系数的特性使其成为航空航天隔热材料中最受


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