關(guān)于隔熱材料的研究

張朔

摘要：隔熱材料在現(xiàn)如今的各行各業(yè)被越來越多的使用。由于其特殊的性質(zhì)和用途，在石油、冶金、化工、建筑等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隔熱材料分為多孔材料、熱反射材料和真空材料三種。在不同的環(huán)境和需求下要選擇不同的隔熱材料。本文就幾種新型的隔熱材料介紹它們的性能及應(yīng)用。并在此基礎(chǔ)上分析隔熱材料的未來發(fā)展的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：隔熱材料；性能；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

隨著節(jié)能技術(shù)的不斷改革和更新，隔熱材料的發(fā)展也非常迅猛。更因?yàn)樯鐣?huì)進(jìn)步、工業(yè)現(xiàn)代化，人們對(duì)能源的需求越來越大，不斷在增長(zhǎng)。我國(guó)雖幅員遼闊，物資豐富，但由于人口眾多，能源也相當(dāng)緊張。能源緊張已成為困擾我國(guó)國(guó)名經(jīng)濟(jì)發(fā)展的難題，為解決這個(gè)問題不僅要加緊開發(fā)利用新能源，比如風(fēng)能、水能、太陽能，另一方面更要采取節(jié)能措施，在生產(chǎn)生活中應(yīng)用節(jié)能新技術(shù)代替耗能舊工藝，在使用新技術(shù)同時(shí)應(yīng)用節(jié)能材料，更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能這個(gè)目的。近幾十年來，人們致力于研究發(fā)明新的隔熱保溫節(jié)能材料，挖掘隔熱材料的其它高溫?zé)釋W(xué)性能，出現(xiàn)了許多用于能源開發(fā)和利用的功能保溫 隔熱材料。

1 多孔隔熱材料

多孔隔熱材料是一種節(jié)能減耗的新型復(fù)合材料，被廣泛應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)、機(jī)械、建筑方面。在各種冰箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、建筑物中起到隔熱保溫的作用。對(duì)多孔隔熱材料的研究有助于工業(yè)的發(fā)展，生活的便利。

多孔隔熱材料是利用材料本身所含的孔隙隔熱，如泡沫材料、纖維材料空隙內(nèi)的空氣或惰性氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很低等。溫度差是熱量傳遞的根本原因，在熱傳遞過程中，熱量由較高一方傳向較低一方。在經(jīng)過多孔隔熱材料后使其傳遞路徑變長(zhǎng)，熱量通過氣孔的阻力變大，熱量降低。許多研究結(jié)果表明，當(dāng)材料氣孔直徑小于4mm時(shí)，氣孔內(nèi)的氣體不會(huì)發(fā)生自然對(duì)流，當(dāng)氣孔直徑小于50nm 時(shí)，氣孔內(nèi)的氣體分子就失去自由流動(dòng)的能力，失去所有熱對(duì)流傳熱和熱對(duì)流運(yùn)動(dòng)的能力。塑料泡沫因其孔隙小，隔熱性能佳，所以多孔隔熱材料多是由化學(xué)塑料泡沫制成。

2 熱反射隔熱材料

眾所周知，太陽能是以熱輻射的形式到達(dá)地球的。反射隔熱材料就是通過高效反射太陽光來達(dá)到隔熱目的。它由基材、熱反射顏料、填料和助劑組成。薄層隔熱反射涂層是此類涂料的代表。熱反射隔熱材料在建筑業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，在建筑物表面采用這類涂料可以很好的反射太陽輻射熱，減少建筑物對(duì)太陽熱能的吸收，降低室內(nèi)溫度，同時(shí)與墻外保溫系統(tǒng)一起使用，具有較高的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益。

要達(dá)到高的隔熱效果就必須保證材料有高效的熱反射率，通常顏色對(duì)熱反射率有著重要影響。隨著明度的升高，熱反射率也增加。所以，熱反射隔熱涂料通常選用淺色或白色。反射隔熱涂層抑制太陽輻射熱、紅外輻射和屏蔽熱傳導(dǎo)，其隔熱性能優(yōu)于其他隔熱材料。反射隔熱涂層可應(yīng)用于限制體積和重量的地方。其防潮、防水性能優(yōu)越，可保護(hù)被絕熱體表面不被氧化，而且這種材料在潮濕環(huán)境下的性能不會(huì)受影響。

3 真空隔熱材料

真空狀態(tài)能使分子熱傳導(dǎo)的兩種方式完全消失， 因此， 選用合適的工藝把密封真空泡孔引入材料內(nèi)， 便能獲得導(dǎo)熱系數(shù)更小的真空絕熱保溫材料。真空隔熱技術(shù)在航空航天，電子產(chǎn)業(yè)，冶煉特種合金方面都有較為廣泛的應(yīng)用。以這種保溫材料為功能填料合成出的隔熱涂料涂層較薄。當(dāng)泡孔直徑小于 50nm 時(shí)， 孔內(nèi)的空氣分子大部分失去了自由流動(dòng)的能力，附著在氣孔壁上，這時(shí)材料處于近似真空狀態(tài)，靠氣體分子的碰撞所產(chǎn)生的氣體熱傳導(dǎo)率趨于 0，比靜止的空氣的導(dǎo)熱系數(shù)還要小。真空隔熱產(chǎn)品具有眾多優(yōu)越性，其有效導(dǎo)熱系數(shù)低于一般隔熱材料。

4 隔熱材料的發(fā)展趨勢(shì)

一般隔熱材料都具有耐高溫，隔熱性能差；或者隔熱性能好，但耐高溫較差的缺點(diǎn)，性能總是不能兩全其美。現(xiàn)如今的隔熱材料雖然有了許多豐富的種類，但從性能，技術(shù)方面還有很大改進(jìn)的余地。未來的隔熱材料工藝會(huì)簡(jiǎn)單，隔熱效果更好。納米材料在隔熱涂料中起著相當(dāng)重要的作用。關(guān)于環(huán)境污染方面，這也是一個(gè)大問題，從國(guó)家日益重視環(huán)境保護(hù)角度來看，隔熱材料的發(fā)展方向會(huì)向環(huán)境友好型發(fā)展。在節(jié)約能源方面有進(jìn)步，同時(shí)做到不污染環(huán)境。發(fā)展和使用隔熱保溫材料是節(jié)能的一個(gè)重要的措施。通過使用隔熱保溫材料減少工業(yè)生產(chǎn)中熱能的損失，提高熱能的利用效率，降低能源損耗。

5 結(jié)語

伴隨著社會(huì)進(jìn)步，人類工業(yè)化水平逐漸提高，能源的減少甚至殆盡的危機(jī)也顯現(xiàn)出來。為了解決這一危機(jī)，開發(fā)節(jié)能減耗的技術(shù)已是當(dāng)前解決能源危機(jī)問題的重中之重。所以，環(huán)境友好型的隔熱材料將是未來隔熱材料發(fā)展的方向。隔熱材料的研究受到重視，在不少領(lǐng)域都有了進(jìn)展。在科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步下，人類科研人員的不懈奮斗下，開發(fā)性能優(yōu)越，環(huán)境污染小，使用壽命長(zhǎng)的隔熱材料將在未來出現(xiàn)，隔熱材料的市場(chǎng)前景會(huì)更加廣闊。發(fā)展和使用隔熱保溫材料是節(jié)能的一個(gè)重要的措施。通過使用隔熱保溫材料減少工業(yè)生產(chǎn)中熱能的損失，提高熱能的利用效率，降低能源損耗。

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