Аэрогель теплоизоляция: Аэрогель | теплоизоляция из аэрогеля

Содержание

Отлично аэрогеля теплоизоляции Inspiring Collections

О продукте и поставщиках:

Покупайте выдающиеся. аэрогеля теплоизоляции на Alibaba.com и станьте свидетелями неоспоримой эффективности. Хотя выбирая правильный. аэрогеля теплоизоляции для ваших нужд может быть сложным процессом, это относительно легко, если вы точно понимаете свои потребности и спецификации. С широким выбором. аэрогеля теплоизоляции на сайте, который соответствует вашему бюджету и требованиям к функциональности.

Изготовленный из прочных материалов, файл. аэрогеля теплоизоляции очень надежны и рассчитаны на долгий срок службы. Эти. аэрогеля теплоизоляции также включает новейшие технологии и инновации для непревзойденной эффективности изоляции. Они просты в установке и обслуживании. Файл. аэрогеля теплоизоляции могут похвастаться стандартами качества, потому что они продаются надежными поставщиками, которые имеют долгую историю стабильной поставки первоклассной продукции.

аэрогеля теплоизоляции на Alibaba.com рассмотрите проблемы, связанные с влажностью и влажностью. Они обладают высокой устойчивостью к влаге, поэтому их изоляционная способность не нарушается. Хотя. аэрогеля теплоизоляции потребляют значительное количество энергии в процессе своего производства, экономия энергии за счет изоляции значительно выше. Файл. аэрогеля теплоизоляции характеризуются очень низкими показателями теплопроводности, что делает их лучшим выбором. Следовательно, для обеспечения необходимой термозащиты они необходимы меньшей глубины и толщины.

Воспользуйтесь этими функциями сегодня по доступной цене на Alibaba.com. Просмотрите сайт и откройте для себя неотразимое. аэрогеля теплоизоляции предлагает и соглашается на наиболее логичное в соответствии с вашими потребностями. Их эффективность продемонстрирует вам, почему они лучшие в своем классе, и даст вам лучшее соотношение цены и качества.

теплопроводность, плотность и температура применения

Представлена сводная таблица свойств гибкой теплоизоляции на основе аэрогеля производства компании Aspen Aerogels. Рассмотрены такие свойства аэрогеля, как: теплопроводность аэрогеля, плотность, температура применения и другие. Свойства аэрогеля в таблице приведены при температуре 37oC.

Ниже подробно описаны основные характеристики и область применения рассмотренных марок аэрогеля.

Таблица свойств теплоизоляции на основе аэрогеля производства компании Aspen Aerogels
Марка аэрогеля λ, Вт/(м·град) ρ, кг/м3 Температура применения, °С Толщина, мм Форма Цвет Применение
Pyrogel XT-E 0,021 200 -40…650 5, 10 Рулоны
850-1500 ft2
Красно-коричневый Трубопроводы высокого и среднего
давления, сосуды и арматура, паропроводы, применение в качестве теплоизоляции и защитного покрытия при сварочных работах
Pyrogel XTF 0,021 180 -40…650 10 В рулонах по 47 м,
ширина 1,5 м
Серый
Pyrogel XT 0,021 180 -40…650 5, 10 В рулонах по 80 и 47 м, ширина 1,5 м Бежевый
Cryogel Z 0,014 130 -265…125 5, 10 В рулонах по 64 и 38 м, ширина 1,45 м Белый Низкотемпературная и криогенная техника, трубопроводы, сосуды и арматура
Cryogel x201 0,014 130 -200…200 5, 10 В рулонах по 75 и 40 м, ширина 1,45 м Белый Теплоизоляция для широкого спектра
оборудования и трубопроводов
Pyrogel 2250 0,016 170 до 200 2 В рулонах по 137 м, ширина 1,45 м Черный
Pyrogel 6650 0,014 110 до 650 6 В рулонах по 9 м, ширина 0,914 м Бежевый
Spaceloft 0,014 150 -100…200 5, 10 В рулонах шириной 1,45 м Белый Теплоизоляция наружных и внутренних стен, пола, крыши в производственных, коммерческих, жилых и модульных зданиях
Spaceloft Subsea 0,014 160 -100…200 5, 10 В рулонах шириной 1,45 м Черный Теплоизоляция конструкций типа «труба в трубе»при глубоководном использовании

Высокотемпературная гибкая теплоизоляция Pyrogel XT, Pyrogel XT-E, Pyrogel XTF

Pyrogel XT, Pyrogel XT-E, Pyrogel XTF — высокотемпературная гибкая теплоизоляция на основе кварцевого аэрогеля с наименьшим коэффициентом теплопроводности из известных твердых материалов.

Аерогель предназначен для применения в условиях обычных и высоких рабочих температур (от -40 до 650

oC). Плотность аэрогеля этих марок составляет величину 180-200 кг/м3.

Этот аэрогель легок, не пропускает влагу и конденсат, предотвращая коррозию, не горит, легко монтируется, безопасен для пользователя и окружающей среды, идеально подходит для теплоизоляции труб, удобен в использовании и прост в монтаже. Материал поставляется в рулонах, не выделяет пыли и при необходимости легко режется, сгибается, скручивается и очищается.

Применяется для теплоизоляции труб, паропроводов, сосудов и арматуры, обладает непревзойденной теплоизолирующей способностью, сохраняет свои теплоизолирующие свойства даже будучи в сжатом состоянии.

Высокая теплопроводность аэрогеля позволяет в несколько раз снизить толщину теплоизолирующего слоя, теплоотдающую поверхность и, соответственно, теплопотери. Теплопроводность аэрогеля этих марок представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от 0 до 600°С.


Теплоизоляция для сверхнизких температур Cryogel Z

Cryogel Z — нанопористая теплоизоляция для сверхнизких температур и криогенной техники, которая представляет собой стекловолокнистый холст с распределенными в нем частицами аэрогеля диоксида кремния. Имеется пароизоляционный слой в виде алюминиевой фольги, дублированной полимерной пленкой.

Обеспечивает уникальную тепловую защиту при минимальном весе и толщине в диапазоне температуры от -265 до 125оС. Плотность аэрогеля Cryogel равна 130 кг/м3.

Материал является паронепроницаемым, благодаря наличию пароизоляционного слоя, препятствует коррозии, не горит, легок, имеет высокое термическое сопротивление, не содержит опасных веществ и пыли, легко режется и монтируется, работает при сверхнизких температурах.

Применяется в низкотемпературной и криогенной технике, применение Криогеля повышает энергоэффективность оборудования, обеспечивает термостатирование транспортируемых или хранимых веществ, предотвращает образование конденсата и наледи.

Теплопроводность аэрогеля Cryogel Z представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от -200 до 100°С.


Нанопористая теплоизоляция Cryogel x201

Cryogel x201 — гибкая нанопористая теплоизоляция для криогенной техники. Обеспечивает максимальную тепловую защиту при минимальном весе и толщине в диапазоне температуры от -200 до 200оС. Плотность аэрогеля Cryogel x201 равна 130 кг/м3.

Криогель обладает уникальными свойствами: экстремально низкий коэффициент теплопроводности, высокая гибкость, непромокаемость, негорючесть. Такие характеристики делают материал незаменимым для тепловой защиты в условиях сверхнизких температур и криогеники.

Криогель производиться по запатентованной нанотехнологии на основе кварцевого аэрогеля с усилением микроволокнами, что позволяет материалу достигать непревзойденных теплоизолирующих свойств.

Уникально низкая теплопроводность материала предотвращает потери тепла при минимальной массе и объеме теплоизолирующего слоя.

Применяется, как теплоизоляция для широкого спектра оборудования и трубопроводов, применение Криогеля повышает энергоэффективность оборудования, обеспечивает термостатирование транспортируемых или хранимых веществ, предотвращает образование конденсата и наледи.

Теплопроводность аэрогеля Pyrogel x201 представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от -200 до 150°С.


Гибкое нанопористое теплоизоляционное полотно Pyrogel 2250

Pyrogel 2250 — гибкое нанопористое теплоизоляционное полотно с рабочей температурой до 200оС.

Пирогель производиться по запатентованной нанотехнологии на основе кварцевого аэрогеля с усилением микроволокнами, что позволяет материалу достигать

непревзойденных теплоизолирующих свойств: экстремально низкий коэффициент теплопроводности, высокая гибкость, непромокаемость, негорючесть, удобство монтажа и экологическая безопасность.

Пирогель применяется при термостатировании емкостей и сосудов, в энергетическом комплексе, в качестве тепло- и огнезащиты для труб небольшего диаметра и арматуры. Плотность аэрогеля Pyrogel 2250 равна 170 кг/м3.

Теплопроводность аэрогеля Pyrogel 2250 представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от 0 до 250°С.


Нанопористая теплоизоляция Pyrogel 6650

Pyrogel 6650 — нанопористая теплоизоляция, представляющая собой гибкое полотно, разработана для высоких температур (до 650оС).

Пирогель производиться по запатентованной нанотехнологии на основе кварцевого аэрогеля с усилением микроволокнами. Обладает низкой теплопроводностью, что позволяет снизить до пяти раз толщину слоя теплоизоляции, по сравнению с традиционными материалами. Пирогель легко режется и монтируется на поверхности любой формы, гибок, не горюч, не попускает воду, но пропускает пар, что

препятствует образованию конденсата и коррозии. Плотность аэрогеля Pyrogel 6650 равна 110 кг/м3.

Применение Пирогеля позволяет значительно снизить потери тепла за счет теплопроводности и теплового излучения в аэрокосмической, энергетической, металлургической промышленности и других высокотемпературных производствах, где будут незаменимы высокие тепло- и огнезащитные свойства материала.

Теплопроводность аэрогеля Pyrogel 6650 представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от 0 до 500°С.


Кварцевый аэрогель Spaceloft

Spaceloft — гибкая нанопористая теплоизоляция на основе кварцевого аэрогеля с низким коэффициентом теплопроводности, что позволяет добиться непревзойденных результатов по сокращению теплопотерь жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений при минимальной толщине теплоизоляции в диапазоне температуры от -100 до 200

oC. Плотность аэрогеля Spaceloft равна 150 кг/м3.

Spaceloft легок, негорючий, отталкивает воду, не отсыревает, удобен в использовании и прост в монтаже. Материал поставляется в рулонах, идеально подходит для наружной и внутренней теплоизоляции стен, крыш, полов, потолков и стыков, сохраняет свои теплоизолирующие свойства даже будучи в сжатом состоянии. Материал легко режется, и крепится, подходит для теплоизоляции поверхностей любой конфигурации, экологичен, не содержит опасных веществ и не выделяет пыли.

Низкая теплопроводность Spaceloft позволяет в несколько раз снизить толщину теплоизолирующего слоя и тепловые потери в строительстве. Теплопроводность аэрогеля Spaceloft

 представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от 0 до 200°С.


Аэрогель Spaceloft Subsea

Spaceloft Subsea — гибкая нанопористая теплоизоляция, благодаря своей низкой теплопроводности применяется для систем типа «труба в трубе» при глубоководном использовании в диапазоне температуры от -100 до 200oC. Плотность аэрогеля Spaceloft Subsea равна 160 кг/м3.

Spaceloft Subsea легкий, не горит, отталкивает воду, удобен в использовании и прост в монтаже. Материал поставляется в рулонах, идеально подходит для теплоизоляции длинных труб, и стыков, сохраняет свои теплоизолирующие свойства даже будучи в сжатом состоянии. По желанию заказчика может поставляться толщиной 5, 10, 15, 20, 25, 30 мм.

Материал успешно применяется для теплоизоляции трубопроводов в Мексике, Бразилии, Северном море и Западной Африке. Низкая теплопроводность Spaceloft Subsea

позволяет в несколько раз снизить толщину теплоизолирующего слоя и тепловые потери в трубопроводах.

Теплопроводность аэрогеля Spaceloft Subsea представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от -150 до 150°С.

Источник:
Компания-производитель теплоизоляции Aspen Aerogels, Inc. USA.

ПРИМЕНЕНИЕ АЭРОГЕЛЕЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (обзор) Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 66.045.3

В.Г. Бабашов1, Н.М. Варрик1, Т.А. Карасева1

ПРИМЕНЕНИЕ АЭРОГЕЛЕЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (обзор)

DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-6-32-42

В последние годы появилось много сообщений о разработке и использовании нового класса материалов — аэрогелей различного состава. Аэрогели представляют собой твердое вещество с очень низкой плотностью и большим количеством пор, заполненных воздухом или газом. Аэрогель имеет низкие теплопроводность, коэффициент преломления света, диэлектрическую проницаемость и скорость распространения звука. Современные технологии позволили начать серийное производство аэрогелей диоксида кремния, которые находят все более широкое применение при изготовлении теплоизоляции для промышленного и строительного использования. Данная статья представляет собой обзор теплоизоляционных материалов, предназначенных для защиты как от высоких, так и от низких температур, с использованием аэрогелей.

Ключевые слова: аэрогель, диоксид кремния, теплоизоляция, композиционный материал, оксидные волокна, высокотемпературная теплозащита.

V.G. Babashov1, N.M. Varrik1, T.A. Karaseva1

APPLICATION OF AEROGELS

FOR THE HEAT INSULATION MATERIALS (review)

In recent years there were many messages about development and use of a new class of materials — aero gels of various structure. Aero gels represent solid substance with very low density and a large number of the time filled with air or gas. Aero gel has low heat conductivity, index of refraction of light, dielectric permeability and speed of distribution of a sound. Modern technologies allowed to begin mass production of aero gels of dioxide of silicon which find more and more broad application at production of thermal insulation for industrial and construction use. This article submits the review of the heat-insulating materials intended for protection both from high, and from low temperatures, with use of aero gels.

Keywords: aerogel, silicon dioxide, heat insulation, composite material, oxide fibers, high temperature heat insulation.

«‘Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» Государственный научный центр Российской Федерации [Federal State Unitary Enterprise «All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials» State Research Center of the Russian Federation]; e-mail: [email protected]

Введение

Создание теплоизоляционных материалов для высокотемпературного использования — например, в скоростных летательных аппаратах, горячих цехах, высокомощных энергетических установках — является одной из приоритетных задач материаловедения [1-3]. Волокнистые материалы на основе тугоплавких волокон оксидов металлов составляют основу теплозащитных систем (ТЗС), используемых в настоящее время в самых разных отраслях промышленности. Как правило, такая система содержит несколько различных функциональных зон, состоящих из разных материалов. Низкоплотные материалы с хорошими теплоизоляционными свойствами,

но низкой прочностью упрочняют слоями более плотной армированной керамики; склонные к окислению материалы защищают покрытиями; в слои пористых материалов вводят наполнители, которые способны снижать теплопроводность ТЗС или увеличивать работоспособность ТЗС при максимальных температурах [4-7].

В последние годы в научно-технической литературе появилось большое количество сообщений об использовании аэрогелей различного состава в качестве высокопористых компонентов композиционных материалов.

Аэрогелями называют класс материалов, имеющих структуру с открытой пористостью микро- и нанодиапазона и большими площадями поверхности (900 м2/г или более). Пористость аэрогеля превышает 90%. Аэрогель образован жестко связанными частицами органического или неорганического вещества, образующими высокопористый каркас, заполненный воздухом или газом.

Индивидуальные частицы размером в несколько нанометров образуют сложную трехмерную структуру с большим количеством пор. Благодаря такой структуре материал имеет низкие теплопроводность, коэффициент преломления света, диэлектрическую проницаемость и скорость распространения звука. Аэрогели известны с начала прошлого века, однако из-за отсутствия отработанной технологии их получения практическое применение материалов на их основе было невозможно. В конце двадцатого века методы получения различных видов аэрогелей были усовершенствованы, что дало новый импульс для их использования.

Процесс получения аэрогелей включает две основных стадии: формирование геля в среде соответствующего растворителя посредством золь-гель процесса, а затем его сушку в специальных условиях. По типу исходного вещества аэрогели можно разделить на органические, неорганические и гибридные. Из неорганических аэрогелей известны оксиды ряда химических элементов, а также их смеси. Наибольшее распространение получили аэрогели из оксида кремния.

Для получения механически устойчивого аэрогеля важно в процессе образования кластера получить прочный каркас. Наноструктурированная решетка кремниевых аэрогелей образуется в результате процессов гидролиза и конденсации молекул кремнийсодержащего прекурсора, в результате чего образуются силоксановые связи Si-O-Si. Первоначально гели получали гидролизом силиката натрия, однако в настоящее время в качестве исходного компонента для приготовления золя используют различные производные алкоксисиланов, чаще всего — доступный и недорогой тетраэтоксисилан (ТЭОС). Поскольку вода не смешивается с такими прекурсорами, для обеспечения гомогенности смеси используют растворители — чаще всего спирты:

81(0С2И5)4+4Н20^(0Н)4+4С2Н50И; 81(0И)4^8102+2И20.

Эти реакции, как правило, проводят в среде этанола или метанола. Скорость этих реакций довольно низкая, особенно при комнатной температуре. Важная стадия получения аэрогелей — это процесс сушки в сверхкритических условиях. В ходе сушки осуществляется удаление растворителя из пористой структуры геля. Его удаление должно происходить таким образом, чтобы избежать структурных изменений исходного геля и сохранить его нанопористую структуру (рис. 1). Поскольку в аэрогеле присутствует большое количество микропор, молекулы жидкости создают там высокое давление. Если проводить сушку на воздухе или в вакууме, внутренние напряжения, возникающие в каркасе, могут привести к его разрушению. Высушенный таким образом гель, хотя и сохраняет пористость структуры, но ее доля существенно ниже, чем у аэрогеля. Такую структуру называют ксерогель [8].

Рис. 1. Структура аэрогеля диоксида кремния [8]

В 1931 г. американский ученый С. Кистлер предложил метод сверхкритической сушки, позволивший получать относительно прочные аэрогели, и эта технология дала новый импульс для разработок аэрогелей и материалов с их использованием. Этим методом проводили сушку геля в автоклаве, обеспечивающем сверхкритические температуру и давление в порах геля.

Процесс сушки гелей в сверхкритических условиях является самым технологически сложным и затратным этапом получения аэрогелей. Различают высокотемпературную и низкотемпературную сушку.

Низкотемпературная сушка (лиогельная) — процесс, популярный при получении фармацевтических препаратов, проводится при отрицательных температурах. Высушиваемый продукт подвергают заморозке, удаление влаги происходит при сублимации, т. е. фазовом переходе из кристаллического состояния сразу в парообразное. В результате такой сушки структура геля частично сохраняется, но разрушение все-таки имеет место, поэтому получаемые криогели имеют вид мелкодисперсного порошка.

При высокотемпературной сушке в реакторе создают температуру и давление выше критических для спирта, содержащегося внутри высушиваемого геля. Затем осуществляют медленный сброс давления. Когда спирт достигает критических показателей температуры и давления, он начинает проявлять свойства одновременно и жидкости, и газа и называется сверхкритическим флюидом. При снижении давления флюид начинает выходить из вещества.

Однако после высушивания часть спирта остается внутри геля, из-за чего возникает его некоторая усадка. Для устранения границы раздела фаз внутри пор высушиваемого геля вводят дополнительный растворитель, критические параметры которого приведены далее. Важно, чтобы этот растворитель создавал гомогенную смесь со спиртом, содержащимся внутри высушиваемого геля. Как правило, используют диоксид углерода. В результате происходит диффузионное замещение растворителя внутри геля на сверхкритический диоксид углерода, после чего давление снижают, диоксид углерода переходит в газообразное состояние, а исходная структура геля остается без изменений [8].

Применение технологии сверхкритических флюидов позволило получать аэрогели различных соединений, что значительно расширяло потенциальные области их применения. Высокопористую структуру аэрогеля можно использовать в качестве емкости для различных веществ и применять аэрогели в качестве матриц-носителей различных активных компонентов: лекарственных соединений, биополимеров, клеток, соединений металлов.

В 1990-е годы к аэрогелю проявили интерес специалисты NASA, в результате чего была образована компания Aspen Aerogels, Inc., продукция которой начала применяться при реализации проектов по исследованию космоса. Так, аэрогель Aspen стал наполнителем для ловушек для сбора проб, установленных на зонде Stardust. Множество аэрогелевых параллелепипедов уловили значительное количество частиц и послужили контейнерами, позволившими доставить звездную пыль на Землю. В 2006 г. зонд Stardust вернулся на Землю, и ученые получили образцы для анализа космического вещества из окружения кометы.

В настоящее время аэрогели получают для использования в различных отраслях промышленности — от медицины до строительства. В России аэрогели используются пока в основном для исследовательских целей. В Институте катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (г. Новосибирск) и в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна) получены такие аэрогели. Новосибирские ученые впервые в мире создали многослойный аэрогель, который позволит с рекордной точностью измерять скорости элементарных частиц — например, в экспериментах на большом адронном коллайдере. Оборудование с использованием аэрогелей работает в ускорителях и на борту станции «Мир»; в Антарктиде оборудование с радиатором из аэрогеля поднимали на стратостате в верхние слои атмосферы, чтобы регистрировать заряженные частицы из космоса [9].

Российские разработки по получению аэрогелей и материалов с их использованием отмечены в Институте физиологически активных веществ РАН (г. Черноголовка), Институте общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН (г. Москва), а также в ряде национальных университетов: РХТУ им. Менделеева, МГУ им. Ломоносова, Томском государственном университете [10-14].

Особо следует отметить стремительное расширение областей применения аэрогелей в качестве теплозащитных материалов. В частности, было разработано и появилось на рынке теплоизоляции большое количество композиционных материалов с использованием аэрогелей. Данная статья представляет собой обзор теплоизоляционных материалов, предназначенных для защиты как от высоких, так и от низких температур, с использованием аэрогелей.

Применение аэрогелей для создания теплоизоляционных материалов

Разрабатывать методы получения функциональных материалов с использованием аэрогелей материаловеды начали практически сразу после разработки метода получения аэрогелей различного состава. В настоящее время разработано большое количество композиционных материалов, содержащих аэрогели в сочетании с другими компонентами, придающими требуемые свойства композиту. Для теплоизоляционных и теплозащитных материалов это, как правило, неорганические тугоплавкие компоненты из числа уже используемых в качестве теплоизоляции, а именно керамические, стеклянные, минеральные волокна. В качестве аэрогелевого компонента используют как органические, так и неорганические материалы, однако, если необходима высокотемпературная теплозащита, то предпочтительно применять

неорганические аэрогели. Из неорганических аэрогелей практическое использование пока нашли только аэрогели диоксида кремния.

Методы соединения компонентов композиционного материала с использованием аэрогеля условно можно разделить на два варианта: введение вещества в аэрогель до сушки либо после нее. До сушки в сверхкритических условиях введение осуществляется либо на стадии формирования геля, либо в гель, заполненный соответствующим растворителем. После сушки в сверхкритических условиях введение армирующих компонентов осуществляется в готовый аэрогель, получаемый чаще всего с применением технологии сверхкритических флюидов.

В патенте US 5306555 (Battelle Memorial Institute, США) описан аэрогелевый матричный композит, а также способ его получения. Композит получают путем пропитки волокнистых как тканых, так и нетканых заготовок прекурсором геля, с последующей сушкой влажного геля в сверхкритических условиях. Полученный таким образом продукт имеет высокий модуль упругости, что придает ему достаточно высокую жесткость и относительно высокую теплопроводность — от 18 до 21 мВт/(мК) [15].

Подобным образом получают композит, предложенный немецкой компанией Hoechst Actienglessellschaft в патенте US 5789075. Способ включает приготовление золя, добавление в золь неорганических или органических волокон, гелирование золя, получение в нем трещин путем деформации, сушку в сверхкритических условиях с получением аэрогеля [16]. В композите специально создают трещины управляемым образом. По утверждению авторов контролируемое образование трещин придает дополнительную гибкость композиту.

Компания Aspen Aerogels имеет ряд патентов на способы получения аэрогелей и материалов с их использованием. В частности, в патенте US 6068882 теплоизоляционный композиционный материал получают путем пропитки волокнистой матрицы раствором прекурсора аэрогеля, затем без старения золя и перехода его в гель проводят сушку в сверхкритических условиях, в результате чего получают материал, в котором аэрогель равномерно распределен внутри волокнистой матрицы [17]. Для того чтобы получить гибкий композит, волокнистая матрица должна также быть гибкой. Данная технология используется при получении серийно выпускаемых теплоизоляционных материалов, однако аэрогель в продукте скорее представляет собой аэрогелевый порошок, а не аэрогелевый монолит, поэтому изгиб изделия приводит к осыпанию существенного количества частиц порошка. Тепловые же параметры этого продукта существенно ниже по сравнению с аэрогелевым монолитом.

В патенте компании Aspen Aerogels (США) US 7078359 предложен аэрогелевый композиционный материал, который имеет упрочнение в виде волокнистого ватина из коротких волокон, получаемых распылением раствора или расплава, в сочетании с микроволокнами диаметром от 0,1 до 100 мкм извитой формы с отношением длины волокна к его диаметру от 5 до 100. По мнению авторов, такая структура волокнистой матрицы повышает теплоизоляционные свойства композита. Материалами для формирования неорганических аэрогелей являются оксиды металлов, таких как кремний, алюминий, титан, цирконий, гафний, иттрий, ванадий и т. п. [18]. Микроволокна вводят в композит путем их диспергации в прекурсоре аэрогеля 1 с последующей пропиткой волокнистого ватина 3 полученной смесью в форме 2 (рис. 2). После превращения золя в гель заготовку подвергают сушке в сверхкритических условиях, получая в результате композит на основе аэрогеля с волокнистым упрочнением. Согласно данному патенту, теплоизоляционный материал может содержать несколько слоев — например, слои аэрогелевого волокнистого композита, слои волокнистого тканого или нетканого материала, металлическую сетку.

Рис. 2. Получение аэрогелевого волокнистого композита по технологии, предложенной в патенте US 7078359 [18]

В патенте компании Aspen Aerogels (США) US 7780890 предложен метод получения непрерывного полотна из аэрогеля или композиционного материала из волокна, пропитанного аэрогелем [19]. Процесс включает три основных этапа. На первом этапе происходит смешивание исходных компонентов (прекурсоры, добавки) для получения низковязкого золя, способного к непрерывной подаче на конвейер. Второй этап включает подачу золя в форму на движущемся конвейере и воздействие тепла или излучения в определенных зонах для изменения свойств золя либо для его гелирования. На третьем этапе происходит резка геля либо намотка гибкого волокнистого композиционного материала и доставка его для дальнейшей обработки.

Рис. 3. Способ получения гелированных волокнистых заготовок на конвейере [19]

Стабильный золь раствора прекурсора 1 и катализатор для ускорения гелирования 2, регулируемые клапанами 3, через миксер 4 подают через зону 5, где в потоке золь смешивается с катализатором (рис. 3). Волокнистый материал 6, который может представлять собой отдельные листы или непрерывный рулон, поступает на конвейер. Устройство 7 нагревает или облучает золь или гель для изменения его свойств (например, для образования межмолекулярных связей — сшивки). Через участок конвейера 8, обеспечивающий длину прохождения гелирования, полученная заготовка накапливается на валках 9. Сушку гелированных листов осуществляют

с использованием сверхкритических флюидов при необходимых условиях для образования аэрогеля. Получаемый аэрогель может быть органическим или неорганическим. Неорганический аэрогель может содержать оксиды Zr, Y, Hf, Al, Ti, Ce, Si, Mg, Ca или их комбинации.

Для того чтобы аэрогели не поглощали влагу, компания Aspen Aerogels предложила вводить в состав материала гидрофобизирующие агенты. В частности, в прекурсор аэрогеля диоксида кремния предложено дополнительно вводить сопрекурсоры гелей, содержащих гидрофобные группы, такие как алкилсиланы или арилсиланы, для придания гидрофобности готовому продукту. Гидрофобная обработка может проводиться на разных стадиях получения аэрогеля введением прекурсора гидрофобизирующего агента в золь, во влажный гель или в аэрогель после извлечения жидкой фазы. В последнем случае схема получения аэрогеля включает приготовление раствора, содержащего прекурсор силикагеля и растворитель, введение в него армирующего наполнителя в виде волокон, гелирование заготовки, первую стадию сверхкритической сушки с удалением части растворителя из геля, введение гидрофобизирующего агента в полуфабрикат и вторую стадию сверхкритической сушки с получением армированного волокнами аэрогелевого композита с гидрофобными свойствами [20].

Разработав в 1990-х годах метод недорогого получения аэрогелей, компания Aspen Systems начала поставлять его на рынок. Кроме того, были получены гибридные материалы с использованием аэрогеля в композиции с другими материалами -например, аэрогель вводили в ткань или иную волокнистую структуру. В 2001 г. от компании Aspen Systems отделилась дочерняя компания Aspen Aerogels и начала производство теплоизоляции с аэрогелем для подводных нефтепроводов [21].

Американская компания Aspen Aerogels производит серийно теплоизоляцию марок: Pyrogel®XT на основе аэрогеля SiO2, армированного стекловолокном с температурой эксплуатации до 650°С, и Cryogel®Z на основе аэрогеля SiO2, армированного стеклянным холстом с температурами эксплуатации от -260 до +90°С (рис. 4), а также марок Spaceloft® и Spaseloft Subsea® на основе нетканого холста из стекловолокна с частицами аэрогеля SiO2 с температурами эксплуатации от -100 до +200°С. На территории Российской Федерации официальным представителем производителя теплоизоляционных материалов на основе аэрогеля компании Aspen Aerogels с 2011 г. является ООО «Объединенная промышленная инициатива». Как указывают производители, теплоизоляционные материалы обладают гидрофобными свойствами (рис. 5).

Рис. 4. Теплоизоляция марок Pyrogel®XT (а) и Cryogel®Z (б) производства компании Aspen Aerogels [21]

Рис. 5. Гидрофобный аэрогелевый композит, не смачиваемый водой [21]

Теплоизоляционные аэрогелевые материалы, поступившие в серийное производство, востребованы и у разработчиков теплоизоляции для летательных аппаратов. Компания Боинг (США) в патенте US 8357258 предложила использовать пропитанные аэрогелем волокнистые слои для изготовления теплоизоляционной керамической плитки из оксид-оксидного керамического композиционного материала для снижения ее теплопроводности [22].

Корпорация MRA Systems предложила слоистую теплоизоляцию для самолетов, содержащую аэрогелевый теплоизоляционный материал, заключенный между слоями композиционного материала, содержащего волокна в эпоксидной матрице [23].

Китайские разработчики запатентовали ряд теплоизоляционных материалов, включающих слои аэрогеля, армированного тугоплавкими волокнами в различных соотношениях и комбинациях [24-29].

Китайская компания Alison Aerogel также разработала и продает материалы на основе аэрогелей SiO2 в виде гибкой рулонной и жесткой плиточной теплоизоляции, аналогичные производимым американским материалам [27-29]. В России официальным представителем этой фирмы является ООО «ТИМ» (Санкт-Петербург) [30].

На сайте компании указаны свойства гибкой теплоизоляции Alison Aerogel DRT 0610 (см. таблицу).

Свойства гибкой теплоизоляции A

Плотность, кг/м3 Максимальная температура применения, °С Теплопроводность, Вт/(мК), при температуре, °С Водо-поглощение, кг/м2 Коэффициент паропроницаемости Ц Группа горючести

10 300

200 650 0,019 0,039 0,14 0,088 Негорючая

ison Aerogel DRT 0610 [30]

Теплоизоляцию с использованием аэрогелей SiO2 также производит и поставляет, в том числе на российский рынок, Чжэнчжоуская техническая компания Joda (КНР). Материалы изготовлены на основе керамического волокна, стекловолокна и углеродного волокна; температуры их использования составляют <650, 1000 и 650°С соответственно. Материалы применяются в основном в строительстве для теплового оборудования и труб [31].

На рынке также представлена американская корпорация Cabot с штаб-квартирой в США, у которой имеются производства в разных странах, она — мировой лидер в области специальной химии и материалов, в том числе аэрогелей. Несколько лет назад компания представила на рынок новый продукт для усиления естественного освещения свегопрозрачных конструкций — аэрогель Lumira, который представляет собой полупрозрачную разновидность диоксида кремния. Производство аэрогеля налажено на современном заводе, расположенном недалеко от Франкфурта (Германия), открытом

в 2003 г. На основе этого аэрогеля компания Daylighting в ближайшее время будет поставлять на рынок систему структурного остекления AeroGlass ThermaDivide с применением аэрогеля Lumira. Система представляет собой панели из закаленного стекла с аэрогелем Lumira между ними. Это даст возможность создавать красивое, практически бесшовное фасадное остекление, с тепло- и звукоизоляцией как у сплошной стены, но с полным спектром дневного света в помещении.№диметилформамид (ДМФ) и аммиак и проводили старение геля в два этапа. Сушку проводили без создания сверхкритических условий. Сравнение свойств аэрогеля, полученного с помощью тепловой сушки при атмосферном давлении, со свойствами аэрогелей, полученных в условиях сверхкритической сушки, показало, что полученный аэрогель обладает хорошими сорбционными свойствами, при этом упрощенная технология позволяет достигать низкой себестоимости [14].

Отмечены также публикации о разработке методов получения аэрогелей и ксе-рогелей диоксида циркония и оксида алюминия [11, 24, 32-34]. Однако сообщения об их серийном производстве не обнаружены.

Заключения

В результате проведенного изучения научно-технической литературы выяснилось, что в настоящее время в разработках развитых стран все активнее используется наноструктурированный инновационный материал — аэрогель. К широкому понятию аэрогели относят также такие его разновидности, как ксерогели и криогели, содержащие также воздух в порах, однако более плотные и имеющие порошковую структуру. Разработаны аэрогели органические, неорганические и гибридные. Аэрогели находят все более широкое применение при изготовлении тепло- и звукоизоляционных материалов в строительстве, транспортной, химической и энергетической отраслях; в качестве сорбционного материала при изготовлении фильтров; перспективны для использования в фармацевтике в качестве носителя активных веществ, а также для научных и исследовательских целей. Аэрогели выпускают в виде гранул или пластин (блоков).

На рынок теплоизоляции также поступили материалы с использованием аэрогеля. Единственный вид аэрогеля, выпускаемый серийно, — это аэрогель диоксида кремния. В качестве теплоизоляции производители предлагают волокнистые маты из стеклянных, углеродных и керамических волокон, содержащие аэрогели, а также стеклохолст с аэрогельной пропиткой. Производство аэрогелей в основном сосредоточено в США, Европе и Китае. Безусловными преимуществами аэрогелей являются сверхлегкость, низкая теплопроводность, звукоизоляционные свойства, прозрачность для световых и радиоволн, гидрофобность и негорючесть.

Следует отметить, что промышленно производимый в настоящее время аэрогель на основе диоксида кремния способен работать до относительно невысоких температур -не более 1000°С, что связано с относительно низкой температурой плавления SiO2. Кроме того, использование аэрогелей в теплоизоляционных материалах ограничено высокой стоимостью их производства.

Для работы при более высоких температурах потенциально пригодны аэрогели оксидов алюминия или циркония, имеющие более высокую температуру плавления, однако технологии получения таких аэрогелей промышленно пока не отработаны. Хотя в научно-технической литературе отмечены сообщения о получении аэрогелей тугоплавких оксидов, их серийное производство пока отсутствует.

В научно-технической литературе также отмечен интерес к аэрогелям у компаний, занимающихся разработкой передовых летательных аппаратов — Boeing, NASA, MRA Systems (США), Aerospace Research Institute of Spesial Materials and Special Technologies (КНР) и др., которые разрабатывают теплоизоляционные материалы высокотемпературного назначения с использованием аэрогелей.

Разработка относительно недорогих технологий получения аэрогелей тугоплавких оксидов и их применение для создания новых видов высокотемпературной теплоизоляции является актуальной задачей для материаловедов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Каблов Е.Н. Из чего сделать будущее? Материалы нового поколения, технологии их создания и переработки — основа инноваций // Крылья Родины. 2016. №5. С. 8-18.

2. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.

3. Каблов Е.Н. Без новых материалов — нет будущего // Металлург. 2013. №12. С. 4-8.

4. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Ивахненко Ю.А., Балинова Ю.А. Перспективные армирующие высокотемпературные волокна для металлических и керамических композиционных материалов // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2013. №2. Ст. 05. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 03.04.2019).

5. Бабашов В.Г., Варрик Н.М. Высокотемпературный гибкий волокнистый теплоизоляционный материал // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2015. №1. Ст. 03. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 03.04.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-1-3-3.

6. Бучилин Н.В., Люлюкина Г.Ю. Особенности спекания высокопористых керамических материалов на основе оксида алюминия // Авиационные материалы и технологии. 2016. №4 (45). С. 40-46. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-4-40-46.

7. Истомин А.В., Беспалов А.С., Бабашов В.Г. Придание повышенной огнестойкости теплозвукоизоляционному материалу на основе смеси неорганических и растительных волокон // Авиационные материалы и технологии. 2018. №4 (53). С. 74-78. DOI: 10.18577/2071 -9140-2018-0-4-74-78.

8. Смирнов Б.М. Аэрогели // Успехи физических наук. 1987. Т. 152. Вып. 1. С. 133-157.

9. Данилюк А.Ф., Кононов С.А., Кравченко Е.А., Онучин А.П. Аэрогелевые черенковские детекторы в экспериментах на встречных пучках // Успехи физических наук. 2015. Т. 185. №5. С. 540-548.

10. Лермонтов С.А., Малкова А.Н., Сипягина Н.А. и др. Управление гидрофобностью/гидрофильностью аэрогелей на основе SiO2: роль сверхкритического растворителя // Журнал неорганической химии. 2015. Т. 60. №10. С. 1283-1286.

11. Ковалько Н.Ю., Калинина М.В., Малкова А.Н. и др. Синтез и сравнительное исследование ксерогелей, аэрогелей и порошков на основе системы ZrO2-Y2O3-CeO2 // Физика и химия стекла. 2017. Т. 43. №4. С. 415-424.

12. Шиндряев А.В., Кожевников Ю.Ю., Лебедев А.Е., Меньшутина Н.В. Исследование процесса получения теплоизоляционных материалов на основе аэрогелей // Успехи в химии и химической технологии. 2017. Т. 31. №6. С. 130-132.

13. Лебедев А.Е. Моделирование и масштабирование процессов получения аэрогелей и функциональных материалов на их основе: дис. … канд. техн. наук. М., 156 с.

14. Иванов С.И., Цыганков П.Ю., Худеев И.И., Меньшутина Н.В. Получение гидрофобных аэрогелей // Успехи в химии и химической технологии. 2015. Т. 29. №4. С. 112-114.

15. Aerogel matrix composites: pat. US 5306555, No. 904777; filed 26.06.92; publ. 26.04.94.

16. Aerogel composites, process for producing the same and their use: pat. US 5789075, No. 793178; filed 17.08.95; publ. 04.08.98.

17. Flexible aerogel superinsulation and its manufacture: pat. US 6068882, No. 09/056413; filed 07.04.98; publ. 30.05.00.

18. Aerogel composite with fibrous batting: pat. US 7078359, No. 10/034296; filed 21.12.01; publ. 18.07.06.

19. Advanced gel sheet production: pat. US 7780890, No. 11/762654; filed 13.06.07, publ. 24.08.10.

20. Hydrophobic Aerogel Materials: pat. US 9868843, No. 14/873753; filed 02.10.15; publ. 16.01.18.

21. Теплоизоляция с аэрогелями // Компания Aspen Aerogels Inc.: офиц. сайт. URL: www.aerogel.com (дата обращения: 27.03.2019).

22. Thermal insulation assemblies and methods the fabrication the same: pat. US 8357258, №12/983918; filed 04.01.11; publ. 22.01.13.

23. Laminate Thermal Insulation Blanket for Aircraft Applications and Process thereof: pat. 20120308369, No. 13/118867; filed 31.05.11; publ. 06.12.12.

24. Preparation method of fiber-reinforced Al2O3-SiO2 aerogel material with wave transmission and heat insulation integrated function: pat. CH 106630931, No. 20161885973; filed 10.10.16; publ. 10.05.17.

25. Ceramic composite material of high temperature insulation sandwich structure and method for preparing ceramic composite material: pat. CH 10264235, No. 20121120442; filed 24.04.12; publ. 22.08.12.

26. External thermal insulation material and preparation method thereof: pat. CH 106584942, No. 201611114754; filed 07.12.16; publ. 24.06.17.

27. Silicon dioxide aerogel with high specific surface area and fast preparation method thereof: pat. US 106672985, No. 20171005206; filed 04. 01.17; publ. 17.05.17.

28. Preparation system and preparation method of gel composites: pat. CH 108381949, No. 201810130441; filed 08. 02.18; publ.10.08.18.

29. Packaging method for aerogel felts, and aerogel felt packaged product: pat. CH 108910112, No. 201810901381; filed 09.08.18; publ. 30.11.18.

30. Теплоизоляция с аэрогелями (Россия) // ООО «ТИМ»: офиц. сайт. URL: www.tim-firm.ru (дата обращения: 04.04.2019).

31. Теплоизоляция с аэрогелями (КНР) // Компания Joda: офиц. сайт. URL: www.joda-tech.ru (дата обращения: 04.04.2019).

32. Preparation method of high-zirconia aerogel: pat. CH 108483493, No. 201810522250; filed 28.05.18; publ. 04.09.18.

33. Method for preparing alumina aerogel: pat. CH 108328635, No. 201810234361; filed 21.03.18; publ. 27.07.18.

34. Preparation of a metastable tetragonal zirconia aerogel: pat. US 20190023581, No. 15/518599; filed 13.10.15; publ. 24.01.19.

Исследование процесса получения теплоизоляционных материалов на основе аэрогелей Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 661.11

Шиндряев А.В., Кожевников Ю.Ю., Лебедев А.Е., Меньшутина Н.В.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АЭРОГЕЛЕЙ

Шиндряев Андрей Васильевич, студент 4 курса факультета информационных технологий и управления РХТУ имени Д.И. Менделеева, e-mail: [email protected];

Кожевников Юрий Юрьевич, студент 4 курса факультета информационных технологий и управления РХТУ имени Д.И. Менделеева;

Лебедев Артем Евгеньевич, к.т.н., научный сотрудник международного учебно-научный центр трансфера фармацевтических и биотехнологий РХТУ имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия;

Меньшутина Наталья Васильевна, д.т.н., профессор кафедры кибернетики химико-технологических процессов; Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20.

Синтез и исследование свойств высокоэффективных теплоизоляционных материалов являются актуальными задачами в современной науке. В данной работе представлены результаты экспериментальных исследований полученных композиционных материалов на основе аэрогелей диоксида кремния. Рассмотрено влияние структурных характеристик на теплопроводность пористых материалов.

Ключевые слова: аэрогель, теплоизоляция, плотность, теплопроводность, сверхкритическая сушка

INVESTIGATION OF THE PROCESS OF OBTAINING THERMAL INSULATING MATERIALS BASED ON AEROGELS

Shindriaev A. V., Kozhevnikov Yu. Yu., Lebedev A. E., Menshutina N. V. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia

Synthesis and study of properties of highly effective thermal insulating materials are actual problems in modern science. The results of experimental studies of obtained composite materials based on silica aerogel are presented in this paper. The effect of structural characteristics on thermal conductivity ofporous materials are considered. Keywords: aerogel, thermal insulation, density, thermal conductivity, supercritical drying.

Аэрогели представляют собой высокопористые материалы, обладающие уникальными физическими свойствами, благодаря которым они привлекают внимание исследователей и ученых, работающих в различных сферах науки и техники. Свойства аэрогелей могут варьироваться в следующих пределах: площадь их удельной поверхности меняется от 500 до 1200 м2/г, пористость достигает 98 %, а плотность лежит в пределах от 0,003 до 0,5 г/см3 [1-4]. Теплопроводность аэрогелей варьируется от 0.005 до 0.1 Вт/(мК), а коэффициент диэлектрической проницаемости от 1 до 2 [5]. Благодаря таким свойствам аэрогели могут применяться в самых различных областях науки и техники: в фармацевтике, аэрокосмической промышленности, в качестве сорбентов, суперконденсаторов. Но особую ценность данный тип материала представляет в качестве теплоизоляционных материалов.

Сохранение и экономия энергии — важнейшие процессы энергетической стратегии в поддержании и улучшении стандартов и качества жизни [6, 7], сокращении загрязнения окружающей среды, вызванного ископаемыми видами топлива, и контроля социальной экономики. В связи с этим, в наши дни использование теплоизоляционных материалов привлекло большое внимание. Теплоизоляционные материалы снижают

интенсивность теплового потока посредством различных механизмов теплопереноса

(теплопроводность, конвекция, излучение) [8]. Потери тепла зависят от типа, формы, механических, физических, тепловых свойств и внутренней структуры материала. Одним из ключевых параметров оценки эффективности

теплоизоляционных материалов является

коэффициент теплопроводности [9]. Традиционные теплоизоляционные материалы (каменная вата, полистирол, полиуретан и т.д.) имеют коэффициент теплопроводности в диапазоне 0,025-0,04 Вт/(мК), а материалы на основе аэрогелей могут иметь в несколько раз более низкий коэффициент теплопроводности [10].

В рамках работы получены аэрогели на основе диоксида кремния и исследовано влияние параметров их получения на конечные свойства. Исследованы структурные характеристики, плотность, усадка и теплопроводность полученных образцов.

Процесс получения аэрогелей включает в себя два этапа: получение геля (гелеобразование) и удаление растворителя из его пор, иначе говоря, его сушка. В роли прекурсора, исходного вещества для получения геля, используется тетраэтоксисилан

(ТЭОС).

На первом этапе получения аэрогелей для получения гелей был применен двухстадийный «золь-гель» процесс. В ходе данного процесса имеют место реакции гидролиза и конденсации прекурсора, скорость которых управляется катализаторами. На первой стадии процесса в роли катализатора используется кислота, которая увеличивает скорость реакции гидролиза прекурсора и из прекурсора образуется золь. На второй стадии в роли катализатора используется основание, за счет чего увеличивается скорость реакции конденсации, частицы золя связываются через кислородные мостики и образуется гель. В роли кислотного катализатора была использована соляная кислота, основного катализатора — гидроксид аммония. Гель получен в растворе изопропилового спирта.

В ходе процесса использовалось следующее суммарное мольное соотношение ТЭОС : Изопропиловый спирт : Н20(кислота) : Н20(основание) = 1,0 : 7,0 : 3,5 : 2,7.

На первом этапе получения аэрогелей закладываются основные свойства получаемого материала. В ходе исследования варьировались следующие параметры:

• концентрация кислотного катализатора (соляной кислоты) 0,1 М и 0,01 М;

• разбавление золя, которое осуществлялось путем добавления дополнительного количества изопропилового спирта в золь.

На второй стадии получения гелей гелеобразование проводилось путем добавления 0,5 М раствора КН4ОН. После добавления основания реакционная смесь подвергалась перемешиванию в течение 3 мин, затем разливалась по формам. Образование гелей происходило в течение 1 часа. Гель выдерживался в формах в течение 24 часов для завершения всех химических реакции, после чего он однократно отмывался от непрореагировавших соединений изопропиловым спиртом.

Завершающий этап процесса получения аэрогелей — сверхкритическая сушка. Суть данного процесса заключается в замещении растворителя (изопропилового спирта) внутри пор геля на сверхкритический диоксид углерода. Для этого была использована экспериментальная установка сверхкритической сушки. Параметры процесса: давление 120 атм, температура 40°С, расход

диоксида углерода 100 н.л/ч, время процесса 6 — 8 часов.М 6510 LV SSD Х-МАХ». Данные исследования проводились в ЦКП РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Для примера на рисунке 1 приведены фотографии СЭМ полученных образцов аэрогелей с разбавлением золя в 1,4 раза и концентрацией кислотного катализатора 0,01 М.

>5,000 5|лп

7495 15ЯЬу 2017

/ •: — л »

ЗЕ1 15кУ У/ШЗгпт 8616 *1.000 «УВцт Ш/-МЦСТЯ __у 494 Мау 2017

Рис.1. Фотографии СЭМ аэрогеля

Результаты, полученные в ходе экспериментального исследования при различном разбавлении золя и различной концентрации кислотного катализатора, представлены в таблице 1.

Таблица 1. Свойства полученных аэрогелей

№ Разбавление, раз Концентрация НС1, М Усадка, % Плотность, г/см3 Теплопроводность, Вт/(мК)

1 1,2 0,1 13,12 0,093 0,018

2 1,3 0,1 9,33 0,104 0,019

3 1,4 0,1 10 0,074 0,023

4 1,5 0,1 14,3 0,087 0,018

5 1,2 0,01 10,55 0,090 0,018

6 1,3 0,01 7,67 0,061 0,020

7 1,4 0,01 11,75 0,083 0,015

8 1,5 0,01 8,19 0,072 0,016

Стоить отметить, что плотность образцов неоднозначно зависит от разбавления золя. В большей степени это связано с усадкой аэрогелей, которая, в свою очередь, зависит от проведения процесса сверхкритической сушки. Но в рамках данной работы была поставлена задача выявить влияние структурных характеристик на теплопроводность пористых материалов. Для оценки влияния плотности образцов на теплопроводность материалов на рис. 2 представлена полученная экспериментальная зависимость.

0.025

\ 0,023

£

0.021

■Ч р

£ 0.019

е

| 0,015 0.013

AjtXOlM

……■……….. Ц0ДМ

■ i k ■

A

0.05 0,06 0,07 0,08 0,09 Плотность р, г/см3

0,1

0,11

Рис. 2. График зависимости теплопроводности аэрогелей от их плотности при различных концентрациях кислотного катализатора

Из графика следует, что зависимость теплопроводности аэрогелей от их плотности имеет нелинейный характер. Для каждой из зависимостей присутствует ярко выраженный минимум. Причем видно, что с увеличением концентрации кислотного катализатора данный минимум смещается в сторону увеличения плотности. Кроме того, с увеличением этой концентрации в целом происходит увеличение коэффициента теплопроводности. По полученным результатам можно сделать вывод, что для получения минимального значения коэффициента теплопроводности, необходимая плотность аэрогеля должна находится в пределах 0,08-0,085 г/см3, а концентрация соляной кислоты 0,01 М.

Таким образом, были аэрогели на основе аэрогелей диоксида кремния и исследованы их свойства при различных параметрах процесса.

Данные материалы в дальнейшем могут быть использованы для создания композиционных теплоизоляционных материалов.

Список литературы

1. Смирнов Б. М. Аэрогели // Успехи физических наук. — 1987. — T. 152. — C. 133 — 157.

2. Pierre A. C., Pajonk G. M. Chemistry of aerogels and their applications // Chemical Reviews. -2002. — T. 102, № 11. — P. 4243-4265.

3. Maleki H., Duraes L., Portugal A. An overview on silica aerogels synthesis and different mechanical reinforcing strategies // Journal of Non-Crystalline Solids. — 2014. — V. 385. — P. 55-74.

4. Guo H. Q., Nguyen B. N., McCorkle L. S., Shonkwiler B., Meador M. A. B. Elastic low density aerogels derived from bis[3-(triethoxysilyl)propyl]disulfide, tetramethylorthosilicate and inyltrimethoxysilane via a two-step process // Journal of Materials Chemistry. — 2009. — V. 19, №47. -P. 9054-9062.

5. Boday D. J., Keng P. Y., Muriithi B., Pyun J., Loy D. A. Mechanically reinforced silica aerogel nanocomposites via surface initiated atom transfer radical polymerizations // Journal of Materials Chemistry. — 2010. — V. 20, № 33. — P. 6863-6865.

6. L. Huang, Feasibility Study of Using Silica Aerogel as Insulation for Buildings (Master of Science thesis) KTH School of Industrial Engineering and Management, Stockholm, Sweden, 2012.

7. BahadoriAlireza, Thermal Insulation Handbook for the Oil, Gas, and Petrochemical Industries, School of Environment, Science & Engineering, Southern Cross University, Lismore, NSW, Australia, 2014

8. Ayugi Gertrude, Thermal Properties of Selected Materials for Thermal Insulation Available in Uganda (PhD diss.) Makerere University, 2011.

9. A. Abdou, I. Budaiwi, The variation of thermal conductivity of fibrous insulation materials under different levels of moisture content, Constr. Build. Mater. 43 (2013) 533-544.

10. Fernando Pacheco-Torgal, Maria Vittoria Diamanti, Ali Nazari, C. Goran-Granqvist (Eds.), Nanotechnology in Eco-efficient Construction: Materials, Processes and Applications, Elsevier, 2013.

самый легкий материал на Земле. Интервью с Н.В. Меньшутиной

Аэрогели представляют собой легкие высокопористые материалы с уникальными свойствами. Благодаря низкой плотности и теплопроводности, сочетающимся с высокой твердостью и прозрачностью, аэрогели перспективны для изготовления теплоизоляционных материалов, а также материалов для различных медицинских целей. Как с помощью аэрогелей можно ловить звездную пыль и останавливать кровотечения? Почему самая эффективная теплоизоляция получается из аэрогелей и как ученые смогли запустить такое производство? Что такое сверхкритическая сушка? Рассказывает Наталья Васильевна Меньшутина. 

Название изображения

Наталья Васильевна Меньшутина — профессор, доктор технических наук, руководитель Международного центра трансфера фармацевтических и биотехнологий Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева.

— Аэрогели называют застывшим дымом. Насколько эта метафора справедлива? И что собой в действительности представляют аэрогели?

— Да, действительно, аэрогель — это новый класс материалов, которые иногда сравнивают с застывшим дымом, поскольку это необыкновенно легкий материал с высокопористой структурой. Плотность материала достигает трех килограмм на метр кубический. А внутренняя поверхность — примерно тысячу квадратных метров на 1 грамм. То есть фактически, разворачивая один грамм аэрогеля, мы можем покрыть футбольное поле.

За счет чего достигается такая пористая структура и большая площадь внутренней поверхности? Аэрогель создается с помощью золь-гель технологии получения пористых или монолитных химических продуктов, а также сверхкритической сушки. Сверхкритическая сушка — это процесс удаления жидкости точным и контролируемым способом, совершенно новая технология, которая зародилась в конце ХХ века и активно развивалась с 2000-х годов. В процессе создания аэрогеля используется, как говорят специалисты, сверхкритический флюид. Иногда его называют четвертым состоянием вещества. Сверхкритические флюиды обладают свойствами как газа, так и жидкости. Подобные смешанные свойства позволяют создавать уникальные материалы, в том числе сохранять пористую структуру при создании аэрогеля.

Отмечу, что при обычной тепловой сушке или любой другой обработке материалов пористая структура как бы схлопывается. Вспомните сушеную дольку яблока — она вся сморщенная за счет того, что при тепловой обработке все поры, заполненные жидкостью, схлопываются. Если же мы будем сушить кусочек яблока в сверхкритической сушке, то оно останется таким же, как если бы мы его только что отрезали от яблока.

Пористая структура аэрогеля образована молекулярными кластерами или глобулами. Размер глобул составляет около четырех нанометров. Если при создании аэрогелей используются полимеры природного происхождения, то тогда мы получаем волокнистую структуру. В аэрогелях поры имеют размер от 2 до 50 нанометров. Можно добиться узкого распределения пор по размерам, что важно для решения широкого спектра задач.

Итак, аэрогель — это необыкновенно пористый и легкий материал.

— На основе каких веществ создаются аэрогели?

— Существуют три типа аэрогелей. Первый тип — неорганические аэрогели: аэрогели из диоксида кремния и аэрогели из оксидов металлов (алюминия, титана, стронция). Иногда аэрогели создают исключительно из металла, получая так называемую «металлическую пену».

Второй тип — органические аэрогели, в том числе из полимеров. Очень часто используются полисахариды, природные полимеры, особенно при фармацевтическом производстве или для создания материалов медицинского назначения. Существуют органические аэрогели, созданные, например, из формальдегида. Они используются в Германии для решения задач, связанных со строительством.

Кирпич массой 2,5 кг стоит на куске аэрогеля массой 2,38 г

Источник: Courtesy NASA/JPL-Caltech / Wikipedia

И третий тип — это гибридные аэрогели, при создании которых используют и органику, и неорганику. Например, аэрогели на основе кремния со встроенными углеродными нанотрубками. При таком сочетании мы получаем высокопористый материал с достаточно жестким каркасом, который можно использовать для сорбции или фильтрации различных газов и паров.

— Историю происхождения аэрогелей часто связывают с Самюэлем Стивенсоном Кислером, который в 30-е годы опубликовал статью в Nature, где представил свою концепцию. Он потратил немало лет, чтобы найти некую идеальную формулу. Чего удалось достичь последователям ученого?

— Действительно, Кислер представил идею в 1931 году. Первые производства появились в 40-х годах прошлого века в США. Это было производство компании Monsanto Chemical Co. в Бостоне. Сушка проводилась с использованием сверхкритических спиртов — крайне опасных составляющих. Это и привело к  взрыву на предприятии в 1984 году. Однако современная более безопасная реализация процесса с использованием сверхкритического диоксида углерода появилась только в 90-х годах. Таким образом, около 60 лет научное сообщество искало эффективные и безопасные методы производства аэрогелей. Технология была и остается достаточно сложной. Первое время ученые не понимали, что собой представляют сверхкритические флюиды и как с ними работать.

Сегодня аэрогели производят в США (компания Aspen), в Германии и Китае. Кстати, американские и китайские коллеги судятся и по этому вопросу, поскольку Китай, очевидно, использует американские патенты.

Наша страна пошла своим путем. Отечественное опытное производство запустилось на заводе в городе Щелково с помощью Минпромторга. Сегодня там выпускают до 10 тысяч м2/год аэрогеля в виде рулонов. Поскольку материал очень легкий, то и производство достаточно большое.

Где применяются аэрогели?

— Чаще всего аэрогели используются в качестве теплоизоляции. Теплоизолирующие свойства аэрогелей очень высоки, постольку материал заполнен воздухом, который плохо проводит тепло. К тому же воздух хороший диэлектрик.

Наиболее актуальный пример — теплоизоляция газопровода на территории Европы. Чтобы сохранить температуру газа, трубопровод оборачивают американским аэрогелем. Пока аэрогели можно считать дорогостоящим материалом. Но я надеюсь, что российские предприниматели будут активней покупать отечественные аэрогели, а наше производство заработает в полную силу для обеспечения рынка.

Помимо этого, аэрогели можно использовать как подложку для катализаторов. Это направление активно развивает Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук в Новосибирске. Пористая структура аэрогеля позволяет улавливать или сорбировать различные частицы и газы. Так, специалисты из Института катализа создали ловушки для космической пыли в рамках американского космического проекта.

Например, мои коллеги из Гамбургского технического университета создали фильтры для самолетов компании Airbus. Забавный факт: в основном воздух в салонах самолетов очищается от спиртовых паров.

На сегодняшний день аэрогели пытаются использовать для медицинских и фармацевтических целей. В фармацевтике аэрогели применяются для создания системы доставки лекарственных препаратов, особенно труднорастворимых. Один из проектов, который сейчас реализуется под руководством ректора РХТУ Александра Георгиевича Мажуги, связан с доставкой лекарственных препаратов в мозг. Мы создаем ингаляторную форму — это фактически сухой аэрогель в виде спрея. Активное вещество осаждается в носоглотке и постепенно доходит до мозга. Этот вариант доставки лекарств активно исследуется как в нашей стране, так и в Китае, и в других странах.

Также совместно с нашими коллегами мы сделали аэрогель для остановки массивных артериальных и венозных кровотечений. Суть метода в том, что аэрогель помещается в рану, и, в отличие от существующих средств, он не обжигает ткани и не проникает в кровяное русло. Создается сгусток крови, после чего кровотечение останавливается (при определенных методиках) буквально за одну минуту. Очень надеюсь, что в этом году начнется производство.

— То, что вы рассказали очень впечатляет. Словно это какая-то химическая магия: зная свойства определенных материалов, можно достичь таких интересных результатов.

— Я бы сказала: химическая и технологическая магия. Все-таки современные технологии не менее важны. Как и специалисты. Молодые ученые, которые со мной работают, — хорошие технологи; они понимают, как те или иные методики будут представлены непосредственно на производстве. В нашей работе чрезвычайно важно перенести знания из пробирки на завод, осуществить качественный трансфер технологии: из лаборатории — в промышленность.

Проведение реакций или сверхкритическая сушка в малом объеме — это один момент. Но когда мы переходим на большие производства — там всё по-другому. Мои сотрудники и студенты моделируют, проводят расчеты и выдают необходимые данные для проектирования. А при закупке оборудования мы осуществляем пуск и наладку техники. Поэтому для нас значим не только химический, но и технологический аспекты.

Название изображения

— Насколько быстрым может быть переход от пробирки до промышленных образцов?

— Если говорить о материалах, которые останавливают массивные венозные и артериальные кровотечения, — аэрогелях на основе хитозана, то только наработка партий и испытания на животных заняли два года. Сейчас продолжается процедура регистрации и идет планировка завода.

В целом, когда речь идет о материалах для медицины, появляется новая, непривычная для нас стадия — стерилизация. Сейчас мы ищем места, где сможем ее осуществлять. Планируется, что к лету 2022 года мы уже откроем производство. В нашем случае выход на производственный уровень занял около 5 лет.

— Это привычное время, или все зависит от условий и материалов, которые в конечном итоге будут создаваться?

— Считается, что, если ты в десять лет уложился, это уже хорошо. Поэтому да, это достаточно быстро. Плюс ко всему, это уже второе наше производство. Опыт, полученный ранее, ускорил процесс.

— Когда говорят об аэрогелях, упоминают, что, возможно, в будущем они станут новой пластмассой. Насколько это реально?

— Я в первую очередь инженер-технолог. Поэтому станут ли они новой пластмассой — сложный для меня вопрос. Тем не менее, уже во многих странах научились использовать аэрогели в самых разных сферах. Прямо сейчас изучаются способы создания аэрогелей из белков — белков яиц, козеина, молока. То есть речь идет о попытке внедрения аэрогелей в пищевую промышленность.

В США, например, сделали прекрасные куртки, заменив пух аэрогелями. Это очень интересное направление, которое, в дальнейшем, может прийти и в Россию.

— В каких направлениях развивается Центр трансфера фармацевтических и биотехнологий РХТУ?

— Поскольку Центр представляет собой подразделение университета, то большое внимание уделяется обучению студентов и их научной работе. Я начинаю читать лекции на первом курсе — «Введение в специальность», а уже на втором — ребята приходят к нам и начинают работать над собственными проектами в лабораториях. И это, конечно, очень хорошо, поскольку студент сразу реализует собственные идеи. Он учится читать литературу на английском языке, находить интересные данные и проводить научные исследования.

Нам удалось открыть две новые магистерские специальности: «Цифровые технологии для фармацевтических производств» и «Современные процессы и аппараты химических производств». Фармацевтическое направление сегодня особенно актуально, ведь оно обеспечивает наше здоровье. При этом на фармацевтических производствах, в отличие от большой химии, очень мало автоматизации. Ведь во многом фармацевтика вышла из первых аптек. Она всегда была очень закрытой. И даже сегодня зачастую на фармацевтическое производство попросту не пускают тех, кто мог бы помочь реализовать процессы автоматизации. Считаю, что сегодня очень важно подготовить специалистов, которые смогут, работая на фармпроизводствах, автоматизировать его и осуществить переход от маленьких партий к большим масштабам. И современная цифровизация очень важна для фармпроизводств.

Прямо сейчас мы пытаемся пройти лицензирование программы «Промышленная фармация». Если все пройдет хорошо, то в следующем году в РХТУ откроется еще одна образовательная программа. Студенты — это наше будущее — ученые, производственники, и очень важно, чтобы они получили качественное образование.

— Когда и как вы заинтересовались тематикой химических технологий и аэрогелей?

— Научная работа меня интересовала всегда. Во многом, этот интерес появился благодаря отцу, который в свое время создавал твердое и жидкое ракетное топливо. Я не боюсь больших заводов.

И всегда говорю: если химия — это игра маленькой изящной дудочке, то большая химия — это рок-концерт, где всё гремит, где участвует множество различных музыкальных инструментов и так далее. Но этого «грохота» не надо бояться.

Если говорить об аэрогелях, то я заинтересовалась этой тематикой лет 12 назад. В университет ее привнес академик Алексей Михайлович Егоров. Он сказал: «Посмотри, какие интересные материалы. Попробуй сделать». Я пригласила выпускников МГУ (химиков) в аспирантуру, и они развивали это направление в РХТУ. Сейчас один из них — Павел Гуриков — профессор Гамбургского университета.

Название изображения

— Сотрудничаете ли вы с иностранными коллегами в рамках этой тематики?

— Конечно, у нас очень тесная кооперация. В новых условиях она несколько изменилась, и нам пока не удается приезжать друг к другу, но общение остается. Существует целое «аэрогельное» сообщество, состоящее из американских, европейских и китайских специалистов.  Поскольку у меня собственная ниша (фармацевтическая и медицинская), несколько недель назад я читала лекцию для Гамбургского университета. Мы с коллегами пришли к выводу, что у России могут быть лидирующие позиции в этом направлении. В первую очередь потому, что у нас хорошие возможности для проведения доклинических исследований. В той же Германии очень сложно получить разрешение на доклинику. У нас же в стране это сделать немного проще.

У нас действительно сплоченный «аэрогельный» коллектив, и очень жалко, что мы давно не встречались.

— Будем надеяться, что скоро всё вернется на круги своя. Что бы вы пожелали студентам и ребятам, которые в этом году поступят к вам на первый курс? Какое из направлений по тематике аэрогелей им выбрать?

— Если говорить о направлении аэрогелей, то интересных направлений очень много. Уверена, что каждый найдет свое. И, конечно, молодежь сегодня такая, что она сама создает что-то новое. Увлеченные ребята разрушают стереотипы и привносят в аэрогельную тематику что-то, о чем я даже и не думала.

Что бы я пожелала молодым ребятам? Быть фанатом науки!

Название видео

 

Кремнезем Аэрогель Изоляция Гидрофобный Мат Легкий Твердый Высокотемпературная Стойкость

Имя: Осина Аэрогель SPACELOFT Изоляция Гидрофобный мат, 10 «х 14″ Образец 10 мм модель: SKU860649 Описания: Аэрогель представляет собой синтетический пористый сверхлегкий материал, полученный из геля, в котором жидкий компонент геля был заменен газом. В результате получается твердое вещество с чрезвычайно низкой плотностью и низкойтермической проводимостью. Прозвища включают замороженный дым, твердый дым, твердый воздух или синий дым из-за его полупрозрачной природы и того, как свет рассеивается в материале. Он ощущается как хрупкий пенополистирол на ощупь. Аэрогели могут быть изготовлены из различных химических соединений. Аэрогель был впервые создан Сэмюэлем Стивенсом Кистлером в 1931 году в результате пари с Чарльзом Ученым о том, кто может заменить жидкость в «желе» газом, не вызывая усадки.. Аэрогели получают путем извлечения жидкого компонента геля путем сверхкритической сушки. Это позволяет жидкости медленно высушиваться, не заставляя твердую матрицу в геле разрушаться от капиллярного действия, как это произошло бы при обычном испарении. Первые аэрогели были изготовлены из силикагелей. Более поздняя работа Кистлера включала аэрогели на основе глинозема, хромии и диоксида олова. Карбонаэрогены были впервые разработаны в конце 1980-х годов.. Технические характеристики: Материал: стекловолокно + нано кремнезем аэрогель Цвет: белый Плотность: 180-220 кг/м3 Применимая температура: -200 °C ~ +1000 °C Гидрофобность: абсолютная гидрофобность (ниже 350°C) Теплопроводность: 0,012 — 0,018 Вт / м · к (при 25 °C) Низкотемпературный изгиб: ≤99% Удлинение при разрыве: 65% Прочность на изгиб: 45KP Прочность на сжатие: 32N Область применения: Различные высокотемпературные трубы Толщина: 3 мм / 6 мм / 10 мм Размер: (Д) X (Ш) 35×25 см / 13,78 »x9,84 » (прив.) Особенности Новые и высокое качество. * Отличный теплоизоляционный эффект. * Уменьшение толщины изоляционного слоя. Небольшие потери теплоизоляции, высокий коэффициент использования пространства. * Гидрофобность и огнестойкость для эффективного предотвращения попадания воды в трубу, внутреннее оборудование. * Удобная конструкция, легкий и простой в резе и шитье, чтобы адаптироваться к различным формам труб и оборудования. * В основном используется для промышленных трубопроводов, резервуаров для хранения, промышленной печи, электростанции, спасательной кабины, корабельных переборок, бытовой техники и т. Д.. В пакет включено: 1 шт аэрогель изоляционный коврик Уведомления: Пожалуйста позвольте 1-3 см ошибка из-за ручного измерения и убедитесь, что вы не возражаете, перед заказом. Пожалуйста, поймите, что цвета могут существовать хроматические аберрации как различное размещение изображений.

Тип товара: Стройматериалы

Аэрогельная теплоизоляция Aspen Aerogels, USA в Украине

Наше предприятие с 2013 года является эксклюзивным дистрибьютором Aspen Aerogels, USA в Украине, Беларуси и Молдове.

История аэрогелей берет свое начало в 1931 году, когда американский химик Стивен Кистлер (Steven Kistler), работавший в Тихоокеанском колледже, продемонстрировал первый образец уникального материала, внешне напоминавшего затвердевший дым.

По слухам, причиной открытия стал спор между Кистлером и его коллегой Чарльзом Лернедом (Charles Learned), который не верил в возможность замещения в желеобразном веществе жидкой фазы на газообразную без усадки.

Поначалу в лаборатории Кистлера производились аэрогели на основе кремниевой кислоты, однако, позднее ученым удалось разработать материалы на основе бакелита, углеродного волокна и силиконовые (на основе углерода).

В 90-е годы к уникальному веществу проявили интерес специалисты НАСА (NASA), в результате чего была образована компания Aspen Aerogels, Inc., продукция которой начала применяться при реализации проектов по исследованию космоса. Так, например, аэрогель Aspen стал наполнителем для ловушек для сбора проб, установленных на зонде Stardust.

В 2002 представители Aspen Aerogels, Inc. объявили о разработке нового материала, который будет использован в качестве изоляционного материала для скафандров космонавтов-участников экспедиции на Марс, запланированной на 2018 год. По словам ведущего научного сотрудника компании Марка Краевски (Mark Krajewski), новый материал, толщиной всего в 1,8 см, сможет защитить исследователей «красной планеты» сверхнизких температур (до -130°С).

Впрочем, применение теплоизоляционных материалов на основе аэрогеля не ограничивается космической отраслью. Компанией Aspen Aerogels , Inc разработаны материалы Pyrogel®XT и Cryogel®Z успешно применяемые на горячих и холодных процессах в различных отраслях промышленности.

Что очень важно — Aspen Aerogels, Inc на свою продукцию предоставляет 20-ти летнюю гарантию.

Наше предприятие начало сотрудничество с Aspen Aerogels, Inc в 2013 году и является эксклюзивным дистрибьютором  на территории Украины, Беларуси и Молдовы. Кроме промышленных утеплителей Pyrogel®XT и Cryogel®Z с учетом выполнения всего комплекса монтажных работ наша компания предлагает быстросъемные теплоизоляционные чехлы ТЕРМОПАК, в т.ч. и на основе Pyrogel®XT и Cryogel®Z, которые позволяют обеспечивать надежную теплоизоляцию оборудования и трубопроводов на объектах теплоэнергетики.

Готовая продукция Aspen Aerogels, USA

Готовую продукцию Aspen Aerogels, USA можно разделить на два типа:

1. Техническая теплоизоляция. Это теплоизоляция Cryogel для криогенных объектов теплоизоляции, а также Pyrogel для «горячих» производств и противопожарной защиты промышленных объектов.

2. Строительная теплоизоляция Slentex, которая производится для BASF Германия, дистрибьютором который мы являемся в Украине.

3. Утеплители и готовые решения для использования в производстве одежды, обуви и перчаток. Это линейка продукции AEROTHERM, дистрибьютором который мы являемся в Украине.

Аэрогели изолируют от экстремальных температур

Исходные технологии / Вклад НАСА

«Когда вы держите в руках кусок кремнеземного аэрогеля, он кажется потусторонним. Если вы уроните его на столешницу, он будет иметь акустическое кольцо. Это звучит так, будто хрустальное стекло ударилось о стол », — описывает Джордж Гулд, директор по исследованиям и разработкам Aspen Aerogels Inc.

.

Подобный по химической структуре стеклу, аэрогели содержат в порах не жидкость, а газ или воздух.Разработанный в Соединенных Штатах почти 80 лет назад человеком по имени Сэмюэл Стивенс Кистлер, аэрогель представляет собой материал с открытыми порами, который обычно более чем на 95 процентов состоит из воздуха. Поскольку отдельные поры составляют менее 1/10 000 диаметра человеческого волоса или всего несколько нанометров, нанопористая природа аэрогеля — это то, что дает ему самую низкую теплопроводность среди всех известных твердых тел.

Замечательные характеристики кремнеземного аэрогеля — низкая плотность, легкий вес и непревзойденная изоляционная способность — привлекли НАСА для создания криогенной изоляции для космических челноков и космических миссий.Например, когда шаттл заправляется топливом, ему требуется более полумиллиона галлонов криогенного жидкого кислорода и жидкого водорода. Чтобы оставаться жидким, водород должен оставаться при температуре -253 ° C, а жидкий кислород — при -183 ° C. Системы, необходимые для доставки, хранения и транспортировки этих криогенных жидкостей, требуют применения высокоэффективных изоляционных технологий на всех этапах пути и в космос.

В 1992 году НАСА начало разработку практической формы аэрогеля. До этого момента аэрогель всегда был слишком хрупким, чтобы обращаться с ним в монолитной (или твердой) форме, а производство требовало много времени и средств.Концепция гибкого материала аэрогеля была представлена ​​Джеймсом Фесмиром, старшим научным сотрудником Криогенной испытательной лаборатории Космического центра Кеннеди. Фесмир, в то время инженер-механик, ответственный за проектирование криогенных топливных систем, придумал композиционный материал аэрогеля, который будет практичным в использовании, но все же будет использовать феноменальную способность останавливать тепловой поток, обеспечиваемую нанопористым аэрогелем.

Партнерство

Космический центр Кеннеди награжден Aspen Systems Inc., научно-исследовательская фирма из Мальборо, штат Массачусетс, заключила контракт на исследование инноваций малого бизнеса (SBIR) на создание гибкой, прочной и простой в использовании формы аэрогеля. Первые в мире одеяла из композита с аэрогелем были изготовлены в 1993 году в виде лабораторных образцов размером с печенье. Первоначальные испытания в криогенных условиях показали, что материал обладает исключительно хорошими изоляционными характеристиками в условиях атмосферного давления. В то время стандартных лабораторных испытательных машин было недостаточно, чтобы полностью охарактеризовать очень низкие характеристики теплопередачи материала в криогенных условиях.Вторая фаза программы SBIR, совместная работа с Кеннеди, была присуждена в 1994 году. В рамках этого сотрудничества была разработана установка для испытания изоляции криостата для измерения истинных тепловых характеристик аэрогелевых одеял. Этот прибор, Криостат-1, смог полностью протестировать материал и позже стал краеугольным камнем лаборатории в Кеннеди.

К 1999 году эти контракты привели к дальнейшему партнерству, и компания Aspen Systems совместно с НАСА разработала производственный процесс, который сократил время и затраты на производство, а также произвел новую форму аэрогеля — гибкое покрытие из аэрогеля.Чтобы сделать новый материал более полезным, пространства внутри волоконной арматуры были полностью заполнены кремнеземным аэрогелем. «Это немного похоже на эпоксидную смолу в мире полимерных композитов. Сама по себе эпоксидная смола может стать отличным клеем. Но если объединить его с волокном, из него можно будет делать самолеты и вертолеты », — говорит Гулд.

Для разработки и продвижения революционного продукта Aspen Systems основала компанию Aspen Aerogels Inc. в Нортборо, штат Массачусетс. С 2001 года Aspen Aerogels использует тот же производственный процесс, который частично был разработан в рамках NASA SBIR, чтобы поставлять аэрогель в коммерческий мир.В 2003 году Aspen Aerogels получила награду «100 исследований и разработок» от журнала R&D. К 2009 году компания стала ведущим поставщиком аэрогеля в США и в настоящее время производит почти 20 миллионов квадратных футов материала в год.

Результат продукта

В то время как НАСА использует продукт Aspen Aerogels для криогенных приложений, таких как ракеты-носители, космические челноки, оборудование жизнеобеспечения и испытательные стенды ракетных двигателей, существует множество коммерческих промышленных приложений, включая изоляцию труб, строительство, бытовую технику и холодильное оборудование. , грузовые и легковые автомобили, а также потребительские товары, такие как личная одежда.Совсем недавно аэрогель, созданный НАСА, был применен для защиты и изоляции рук и ног людей.

Polar Wrap LLC — это компания из Мемфиса, штат Теннесси, которая покупает материал у Aspen Aerogels, а затем применяет собственный запатентованный процесс для инкапсуляции аэрогеля и использования его в стельках под названием Toasty Feet. Разработанный, чтобы поместиться в нижней части ботинка или обуви, Toasty Feet противостоит потере тепла и увеличению тепла. По данным компании, в 2009 году объем продаж составил более полутора миллионов пар. Их линейка стелек включает мужские, женские, молодежные стельки с дополнительной подушкой и арочной опорой.

Изобретатель процесса инкапсуляции аэрогеля для Polar Wrap первоначально искал изоляцию для системы охлаждения на своей парусной лодке. Когда он увидел возможности аэрогеля, он подумал, что этот материал многообещающий для компании. Затем изобретатель разработал приложение для одежды, результатом которого стал процесс, который сейчас используется для изготовления Toasty Feet.

По данным Polar Wrap, двое людей прошли вдоль Великой Китайской стены (путь протяженностью 4500 километров, который занял 6 месяцев) в Toasty Feet.Альпинистка поднялась на Эверест, используя поджаренные ноги вместо носков, и сказала, что ее ноги остались в тепле. Кроме того, бегун на выносливость, которая пробежала марафон от Долины Смерти до горы Уитни, Калифорния, сказала, что ее ноги не нагреваются, пока она носит Toasty Feet.

Другая компания, ищущая способы согреть ноги и руки, также решила использовать продукт Aspen Aerogels. Компания Originals By Weber из Томс-Ривер, штат Нью-Джерси, работает в Интернете. Владелец, Терренс Л. Вебер, хотел найти способ помочь людям с болезнью Рейно, состоянием, при котором пальцы рук и ног чувствуют онемение и прохладу в ответ на низкие температуры или стресс.Более мелкие артерии, снабжающие кожу кровью, сужаются, ограничивая кровообращение в пораженных участках.

Чтобы кровь оставалась теплой, Вебер решил попробовать применить изоляцию на запястьях и лодыжках. После экспериментов с несколькими материалами, в том числе продуктом из стекловолокна, он говорит: «Я выбрал аэрогель, потому что он тонкий и легкий, и почти до такой степени, что вы даже не подозреваете, что он там есть».

Нейлоновые бинты для запястий и щиколоток фиксируются ремнем для поддержания нормальной температуры крови, которая течет от запястий к рукам и пальцам, а также от лодыжек к ступням и пальцам ног.За 6 месяцев компания продала около 75 пар товара.

В дополнение к стелькам, запястьям и лодыжкам, продукт, созданный НАСА, также нашел свое применение в ботинках. Salomon, французская компания, занимающаяся продажей спортивных товаров, включает аэрогель в свои зимние ботинки Toundra для мужчин и женщин. Другая французская компания, Heckel, использует утеплитель из аэрогеля от Aspen Aerogels в своих ботинках MACPOLAR. Компания обеспечивает комфорт при низких температурах до -50 ° C и продвигает обувь для холодильных складов, нефтегазовых разведок, снежных и горнолыжных спусков, шахт, транспортных услуг и других суровых зимних условий.

На горизонте также много новых приложений для космической техники. Материал покрытия из аэрогеля открывает новые возможности для создания высокопроизводительных систем всех видов для экстремальных условий. Атмосферы Земли, Луны и Марса представляют собой уникальные проблемы для управления и экономии энергии. Гулд считает, что коммерческий успех аэрогеля применяется в различных отраслях промышленности благодаря сотрудничеству с НАСА на ранних этапах цикла разработки. «Если вы сможете оправдать высокие ожидания НАСА в отношении требований к характеристикам и безопасности и впоследствии создать продукт, имеющий коммерческий потенциал, вы окажетесь на прекрасном пути к доставке товаров, которые являются лучшими в своем классе.”

Toasty Feet ™ является товарным знаком Polar Wrap LLC.

Styrofoam ™ является товарным знаком компании Dow Chemical Company.

Аэрогель

Высококачественный аэрогель на основе диоксида кремния в виде частиц позволяет использовать лучшие в своем классе решения для энергоэффективных зданий и промышленной инфраструктуры, создания безопасных поверхностей, средств личной гигиены и многого другого.

Airgel, известный как «лучший изоляционный твердый материал в мире», используется для улучшения тепловых характеристик энергосберегающих материалов и экологически чистых продуктов для зданий, промышленной инфраструктуры на суше и в море и потребительских товаров, а также в качестве высокоэффективная добавка к покрытиям и продуктам личной гигиены.Наша линейка продуктов позволяет использовать широкий спектр форм продукции и приложений, в том числе:

  • Изоляционные штукатурки для внутренних и наружных работ для воздухопроницаемых ограждающих конструкций и фасадов
  • Изоляционные плиты для внутренних изоляционных отделочных систем
  • Теплоизоляция покрытия для поверхностей, безопасных для прикосновения, энергоэффективности, предотвращения коррозии под изоляцией (CUI), термических разрывов и контроля конденсации
  • Изоляционные комплекты для подводных нефтегазовых трубопроводов
  • Архитектурное дневное освещение Панели, стеклопакеты и натяжные кровельные системы
  • Нетканые материалы для архитектурной мембранной кровли
  • Промышленная изоляция
  • Краска матовая со сверхнизким блеском Покрытия промышленных поверхностей
  • Уличное снаряжение и одежда
  • Предметы личного пользования , включая средства для ухода за кожей и косметикой

Мы являемся мировым лидером в производстве высококачественного аэрогеля на основе диоксида кремния.Мы единственная компания, которая разработала коммерческий процесс, позволяющий непрерывно производить аэрогель в условиях окружающей среды. Наш инновационный запатентованный процесс успешно производит высококачественный материал, эффективно обходя высокие затраты, связанные с традиционными методами производства аэрогелей, для безопасного, непрерывного производства этого универсального и высокоэффективного материала.

  • Лучшая теплоизоляция. Частицы аэрогеля представляют собой открытые, пористые, тонко структурированные, легкие и гидрофобные синтетические аморфные кремнеземы.В зависимости от марки частицы аэрогеля имеют диаметр от микрон до миллиметров. Его пористая структура меньше длины свободного пробега воздуха, что значительно ограничивает теплопроводность и, таким образом, значительно улучшает теплоизоляционные характеристики. Он водоотталкивающий, но также не пропускает водяной пар, что позволяет разрабатывать изоляционные материалы и системы, содержащие аэрогель, с регулированием и контролем влажности.
  • Дневной свет музейного качества. Частицы аэрогеля также полупрозрачны и эффективно рассеивают свет.Это делает аэрогель идеальным выбором для применений, где требуется рассеяние и рассеивание света, например, в осветительных приборах для зданий, архитектурных натяжных кровлях, антибликовых и антибликовых матовых покрытиях и пластмассах, светоизлучающих диодных (LED) диффузорах, дисплеях и освещении, а также более.
  • Высокоэффективная присадка. Airgel может похвастаться сверхвысокой площадью поверхности. В сочетании с высокой внутренней емкостью и супергидрофобностью частицы аэрогеля все чаще используются для таких применений, как фильтрация и связывание органических веществ, усиление наполненного полимера, абсорбция кожного сала в продуктах личной гигиены, модификация тиксотропной реологии и многое другое.


Сертификаты и декларации

Как производится аэрогель? Почему аэрогель — лучший теплоизолятор? Узнайте больше о свойствах и применении аэрогеля в разделе часто задаваемых вопросов.

Вопросы-Ответы

Изоляционные одеяла из аэрогеля от Thermaxx Jackets

Что такое аэрогель?

По данным аэрогеля.org, Аэрогели — это разнообразный класс пористых твердых материалов, которые демонстрируют невероятный набор экстремальных свойств материалов. В частности, аэрогели известны своей чрезвычайно низкой плотностью (от 0,0011 до ~ 0,5 г / см3). Кремнеземный аэрогель — это наиболее распространенный тип аэрогеля, который чаще всего можно увидеть на фотографиях, и к которому люди обычно обращаются, используя слово «аэрогель» без прилагательного впереди (хотя существует много других типов аэрогелей). Аэрогели кремнезема обладают суперизолирующими свойствами, как показано на этой фотографии аэрогеля, изолирующего нежный влажный цветок от бушующего тепла горелки Бунзена.

По сути, аэрогель — это сухой, пористый, твердый каркас геля с низкой плотностью (часть геля, который придает гелю твердую когезионную способность), изолированный от жидкого компонента геля (части, которая составляет большую часть объема геля). Аэрогели являются открытыми пористыми (то есть газ в аэрогеле не задерживается внутри твердых карманов) и имеют поры в диапазоне от <1 до 100 нанометров (миллиардных долей метра) в диаметре и обычно <20 нм.

Аэрогели — это сухие вещества (в отличие от «обычных» гелей, о которых вы можете подумать, которые обычно влажные, как желатиновый десерт).Слово «аэрогель» относится к тому факту, что аэрогели получают из гелей — по сути, твердой структуры влажного геля, только с газом или вакуумом в порах вместо жидкости

Почему аэрогели используются в изоляционных одеялах?

Основным преимуществом использования кремнеземного аэрогеля в качестве теплоизоляционного материала в наших изоляционных полотнах является повышенная энергоэффективность и, в свою очередь, снижение вредных выбросов в результате потребления энергии и более низкие счета за коммунальные услуги. Аэрогели на основе диоксида кремния известны своей чрезвычайно низкой теплопроводностью, которая может принимать значения до 0.015 Вт м-1 К-1. Это что-то вроде изоляционного качества стопки из 30 оконных стекол, уплотненных в один дюйм (2,54 см)!

Аэрогель на основе диоксида кремния

также является гидрофобным, поэтому он отталкивает воду и предотвращает коррозию и повреждение изоляционного покрытия или покрываемого компонента влагой. Это означает, что он обеспечивает превосходную защиту от коррозии CUI или под изоляцией .

Какие продукты из аэрогеля Thermaxx использует в наших изоляционных одеялах?

Мы гордимся тем, что используем аэрогелевые продукты Aspen Aerogels® в наших изоляционных одеялах, включая Pyrogel® XTE для горячих применений и Cryogel® Z для криогенных применений.Продукция Aspen Aerogels используется ведущими мировыми компаниями в ключевых сегментах энергетического рынка, включая нефтепереработку, нефтехимию, сжиженный природный газ, энергетику и подводное производство.

Изоляция из аэрогеля

Aspen до пяти раз эффективнее традиционных изоляционных материалов, при этом она устойчива в промышленном отношении в широком диапазоне температур, имеет компактную и простую в использовании форму, что делает ее наиболее эффективной промышленной изоляцией на рынке.

Узнайте больше о наших изоляционных покрытиях, изготовленных из Aspen Aerogels, или свяжитесь с нами.

Высокотехнологичные аэрогели окутывают дома изоляцией

Аэрогели — это высокотехнологичный материал, используемый в космических полетах. Как насчет утепления наших зданий?

По словам руководителей компании, компания Aspen Aerogels, производящая изоляционные материалы для промышленного применения, начала продавать свои воздушно-наполненные аэрогелевые одеяла, чтобы сделать существующие здания более энергоэффективными.Компания выполнила ряд установок в Великобритании и несколько в США, включая жилищный проект в Род-Айленде в прошлом году.

Сделанные в основном из воздуха, аэрогели начинают использоваться для утепления зданий. Аспен Аэрогель

Аэрогели производятся путем удаления жидкости из гелей, в результате чего получается материал, более чем на 90% состоящий из воздуха. Пористая структура этого наноматериала затрудняет прохождение тепла.В результате из аэрогелей получаются очень хорошие и легкие изоляторы.

Из-за затрат производители аэрогелей сосредоточились на высокотехнологичных промышленных применениях, таких как изоляция нефте- и газопроводов и даже космического корабля Mars Rover.

Но теперь несколько компаний, производящих аэрогель, предлагают тонкие одеяла, которые служат заменой традиционной изоляции из стекловолокна, пенопласта или целлюлозы. По словам Aspen Aerogels, это по-прежнему дороже, но затраты упали до такой степени, что в некоторых случаях это может иметь смысл, особенно при кирпичной кладке или изогнутых стенах.

«Мы открыли второе производственное предприятие (в 2008 году), что дало нам возможность и структуру затрат, чтобы взглянуть на традиционный рынок строительной теплоизоляции», — сказал Крис Блэр, директор по строительству Aspen Aerogels в Северной Америке.

Aspen Aeorgels утверждает, что ее одеяла Spaceloft имеют в два-четыре раза большую теплоизоляцию на дюйм по сравнению со стекловолокном или пеной. С ним также относительно легко работать, он пропускает водяной пар и является огнестойким — обычная демонстрация аэрогелей — это когда человек запускает горелку Бунзена под аэрогелем, кладя руку на верхнюю сторону.

Компания Cabot, производящая материалы, также разработала изолятор Nanogel для зданий. Другая компания, ThermaBlok, использовала изоляцию в демонстрационных домах, построенных во время прошлогоднего конкурса домов Solar Decathlon, где энергоэффективность была приоритетной задачей.

Нишевые приложения
Означает ли это, что вам следует повесить одеяла из аэрогеля на стены, пол или чердак, чтобы усилить изоляцию? Не обязательно.По словам Блэра, более высокая первоначальная стоимость означает, что он лучше всего подходит для зданий со стенами, в которых нет полости, обычно образованной деревянным каркасом, которую можно заполнить.

Установка покрытия из аэрогелевой изоляции на кирпичную стену в жилищном проекте в Род-Айленде в прошлом году. Apen Aeorogels

Управление жилищного строительства Род-Айленда использовало Spaceloft во время ремонта жилого комплекса из 50 квартир в пяти кирпичных зданиях, построенных в 1940-х годах без изоляции.Подрядчики прикрепили покрышки из аэрогеля к внутренним стенам, прикрутили к ним стенные доски, а затем добавили слой штукатурки и краски. По словам Блэра, преимуществом этого подхода является то, что он не слишком мешает людям внутри и добавляет меньше дюйма к внутренним стенам. По данным Aspen Aerogels, окупаемость с учетом налоговых льгот составила чуть более пяти лет.

В других случаях подрядчики использовали материал для суперизолированных домов, которые изолированы снаружи, как над кладкой, так и под черепицей.В домах с деревянным каркасом на стойки можно нанести тонкие полоски аэрогеля, чтобы предотвратить так называемые тепловые мосты, когда тепло выходит через каркас стен.

Стоимость проектов Aspen Aeorgels снизится, но не значительно в ближайшие несколько лет. Тем не менее, более строгие строительные нормы и правила означают, что этот материал может быть подходящим в большем количестве обстоятельств, сказал Блэр. «Очевидно, что модернизация — это низко висящий плод. По мере того, как мы становимся мокрыми, мы находим все больше приложений в новом строительстве.»

Изоляция из аэрогеля

: преимущества и применение

Автор: Firwin, | Комментарии к записи Аэрогелевая изоляция решает множество проблем с изоляцией отключены

При выборе лучшей изоляции для вашего приложения важно убедиться, что она точно соответствует размерам компонентов, которые она предназначена для изоляции, чтобы обеспечить максимальное покрытие и изоляцию от потерь тепла.

Не менее важно хорошо разбираться в изоляционном материале. Правильный изоляционный материал помогает обеспечить оптимальную работу оборудования и защищает персонал и чувствительное оборудование от опасно горячих поверхностей и чрезмерно высоких температур воздуха.

В Firwin Corporation мы специализируемся на поиске лучших изоляционных материалов и конструкций для вашего специализированного оборудования и уникальных приложений. Наш обширный выбор изоляционных материалов гарантирует, что мы найдем идеальное изоляционное решение для ваших нужд.Одним из самых универсальных изоляционных материалов Firwin является аэрогель, пористый твердый материал с высоким процентным содержанием воздуха и множеством уникальных свойств.

Что такое аэрогель?

Аэрогель — это класс твердых гелей с низкой плотностью, в которых жидкость заменена воздухом или газом. Структурный каркас аэрогеля обычно состоит из диоксида кремния, поэтому аэрогель из диоксида кремния часто называют просто «аэрогелем». Однако для создания аэрогелей использовались и другие конструкционные материалы, в том числе:

  • Углерод
  • Оксид железа
  • Органические полимеры
  • Медь
  • Золото

Независимо от материала преобладание воздуха в структуре аэрогеля. придает ему почти прозрачный вид.Высокое содержание газа в аэрогелях также придает им ряд уникальных свойств, включая чрезвычайно низкую плотность, очень низкую теплопроводность и очень высокую пористость.

В изоляционных материалах Аэрогель легко превосходит традиционные наполнители, такие как шерсть и стекловолокно. Фактически, Аэрогель предлагает изоляцию такого же качества, но на 1/3 толщины других изоляционных материалов. Однако аэрогель дорог в производстве и в своей основной форме является жестким и хрупким, поэтому для него требуется некоторый поддерживающий материал.Кроме того, Airgel выдерживает температуры до 1100 ° F (593 ° C), но не подходит для приложений с очень высокими температурами, которые работают выше этого уровня.

Преимущества аэрогелевой изоляции

Кремнеземный аэрогель особенно полезен для изоляционных материалов и является одним из наиболее эффективных изоляторов на рынке. Хотя аэрогель дороже других изоляционных материалов, он компенсирует свою стоимость преимуществами, которые он предлагает. Вот некоторые из них:

  • Достижение большего снижения температуры при меньшем объеме изоляции.
  • Более тонкие одеяла упрощают установку и снятие для обслуживания и ремонта, что сокращает время и расходы.
  • При использовании в качестве теплоизоляционного материала аэрогель помогает повысить энергоэффективность оборудования, тем самым снижая затраты на электроэнергию и выбросы.
  • Аэрогель особенно ценится за чрезвычайно низкую теплопроводность, которая может составлять всего 0,015 Вт м-1 · K-1.
  • Аэрогель чрезвычайно водоотталкивающий. Его гидрофобная природа позволяет Аэрогелю защищать изоляционные и рабочие компоненты от повреждения влагой и коррозии.
  • Аэрогель сохраняет форму при высоких температурах и не трескается, не слипается и не провисает, как другие изоляционные материалы. Он хорошо выдерживает вибрацию, удары и частое движение и может быть повторно использован после тщательного осмотра.
  • Исключительная прочность обеспечивает более длительный срок службы аэрогеля, что со временем делает его экономически эффективным вариантом.

Применение аэрогеля для изоляции

Аэрогель десятилетиями использовался в качестве изоляционного материала.В частности, он использовался в скафандрах НАСА из-за его исключительно легкого и прочного характера. По мере развития технологий производства аэрогель становится все более востребованным в широком диапазоне изоляционных приложений, включая:

  • Высокотемпературные. Благодаря своей способности изолировать более высокие температуры более тонким слоем, Airgel особенно полезен для высокотемпературных применений.
  • Ограниченное пространство. Airgel идеально подходит для компактных помещений, где пространство ограничено.
  • Облегченный. Легкость аэрогеля делает его идеальным для использования с очень хрупкими и хрупкими компонентами.
  • Морской / высокая влажность. Гидрофобные характеристики Aerogel делают его полезным в приложениях, где влага или воздействие воды могут вызвать коррозию нижележащих компонентов.

Хотя аэрогель обычно дороже, чем другие изоляционные материалы, его улучшенные теплоизоляционные свойства с более тонкими слоями делают его уникально подходящим для ограниченного пространства.Кроме того, его чрезвычайно легкий вес делает его идеальным для использования с легкими и хрупкими компонентами, которые могут быть повреждены под весом более традиционных изоляционных материалов.

Firwin Corporation рада предложить широкий спектр высококачественных изоляционных решений, которые могут быть адаптированы для удовлетворения конкретных потребностей практически любого применения. Наши изоляционные продукты используются во множестве областей применения и отраслей, от промышленного и производственного оборудования до двигателей и выхлопных систем.Загрузите нашу электронную книгу «Материалы съемного изоляционного покрытия — Руководство от А до Я» для получения дополнительной информации о выборе лучших изоляционных одеял и материалов для вашего объекта.

Изоляция из аэрогеля

Изоляция из аэрогеля

Изоляция из аэрогеля

в пять раз эффективнее традиционных изоляционных материалов, при этом она надежна в промышленном масштабе в широком диапазоне температур, имеет компактную и простую в использовании форму, что делает ее наиболее эффективной промышленной изоляцией на рынке.Аэрогель — это твердый и самый эффективный теплоизолятор с самой низкой плотностью в мире. Он доступен в рулонах или сборных деталях для криогенных, окружающих и высокотемпературных применений. Аэрогель — отличное решение для горячих точек или очень тесных пространств.

  • Pyrogel® XTE

    (дополнительная информация)

    Характеристики продукта
    Плотность: 12,5 фунта / фут3
    Толщина: 5 мм и 10 мм
    Ширина: 58 дюймов номинальная
    Рабочая температура: 32F до 1200F
    Цвет: Бордовый
    Области применения: Производство электроэнергии, бытовая техника Пятна », трубопроводы, насосы и сосуды

    Позвоните 888-918-0800 или запросите дополнительную информацию.

  • Пирогель® XTF

    (дополнительная информация)

    Характеристики продукта
    Плотность: 12,5 фунта / фут3
    Толщина: номинальная 10 мм
    Ширина: номинальная 58 дюймов
    Рабочая температура: от 32F до 1200F
    Цвет: Серый
    Применения: пассивная защита от огня при высоких температурах например, углеводородный бассейн и защита от струйного пожара

    Позвоните 888-918-0800 или запросите дополнительную информацию.

  • Пирогель® 2250

    (дополнительная информация)

    Характеристики продукта
    Плотность: 10,7 фунта / фут3
    Толщина: Номинальное значение 2 мм
    Ширина: номинальное значение 58 дюймов
    Рабочая температура: От 32F до 392F
    Цвет: Черный
    Применения: Защита аккумулятора / электроники, малый диаметр трубки, одежда, медицинские приборы, транспорт

    Позвоните 888-918-0800 или запросите дополнительную информацию.

  • Криогель® Z

    (дополнительная информация)

    Характеристики продукта
    Плотность: 10 фунтов / фут3
    Толщина: 5 мм и 10 мм, включает встроенную фольгу, замедлитель паров с нулевой проницаемостью
    Ширина: номинальная 58 дюймов
    Рабочая температура: -320F до 257F
    Цвет: Белый , включает ламинат с серебряной фольгой с одной стороны
    Области применения: Аэрокосмическая промышленность, криогенное оборудование, хранилище СПГ и трубопроводы

    Позвоните по телефону 888-918-0800 или запросите дополнительную информацию.

  • Криогель® x201

    (дополнительная информация)

    Характеристики продукта
    Плотность: 10 фунтов / фут3
    Толщина: 5 мм и 10 мм
    Ширина: 58 дюймов, номинальная
    Рабочая температура: -320F до 390F
    Цвет: Белый
    Применения: Криогенные применения, автомобильная промышленность бытовая техника, электроника, холодильные камеры, транспорт, авиакосмическая промышленность

    Позвоните 888-918-0800 или запросите дополнительную информацию.

  • UltraGard® — Трубная пленка

    (дополнительная информация)

    Характеристики продукта
    Плотность: 10 фунтов / фут3
    Толщина: 5 мм и 10 мм (версия Cryogel Z 10 мм включает ламинат из фольги)
    Размеры: 1,5 дюйма x 58 дюймов
    Рабочая температура: Варьируется; От -320 до 390F или от 32 до 1200F
    Цвет: Белый, Бордовый
    Области применения: Трубная обертка для холодных и горячих применений

    Позвоните по телефону 888-918-0800 или запросите дополнительную информацию.

Экономия энергии и денег с изоляцией из аэрогеля

Большинство из нас знакомы с классической бутылкой-термосом. Бутылка сохраняет горячие жидкости горячими благодаря вакуумному изоляционному материалу, но без хорошей изоляции тепло жидкости теряется.

Аналогичным образом, в гораздо большем масштабе ежегодно теряется около 950 триллионов БТЕ (британских тепловых единиц) тепловой энергии из-за плохой изоляции труб, клапанов, ловушек и компонентов промышленных парораспределительных систем.Это почти один процент от общего внутреннего потребления энергии, что эквивалентно потере около 165 миллионов баррелей сырой нефти или чуть более 7 500 миллионов галлонов бензина.

В рамках всеобъемлющей стратегии президента по решению проблем экологически чистой энергии в Америке Министерство энергетики инвестирует в инновационный изоляционный материал, который экономит энергию и деньги для промышленных предприятий, а также помогает поддерживать 50 постоянных чистых энергетические рабочие места для американцев.

С помощью Управления перспективного производства Министерства энергетики компания Aspen Aerogels создала пирогель и криогель, изоляционные продукты, в которых используется технология изоляции из аэрогеля.Изоляция из аэрогеля экономит энергию и деньги благодаря своей структуре, которая состоит из легких твердых частиц кремнезема, которые занимают всего три процента от ее общего объема. Остальные 97 процентов изоляции состоит из воздуха в виде очень маленьких пор. Поскольку воздуху мало места для движения, он эффективно улавливает тепло, экономя энергию и деньги.

Пирогель и криогель являются эффективными изоляционными материалами для промышленных предприятий благодаря долговечности, эффективности, низкой плотности и упругости обоих материалов.

С помощью Управления перспективного производства Департамента компания Aspen Aerogels сократила потребление энергии на 25 процентов, что дало возможность компании добавить вторую производственную линию в 2011 году и создать 50 постоянных рабочих мест на своем предприятии в Восточном Провиденсе, Род-Айленд.