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气凝胶与保温棉在功能上有相似之处,但相比保温棉,气凝胶有什么优势?

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(1)气凝胶的导热系数和密度均低于保温棉,意味着它在隔热效果和轻量化程度上更具优势;

(2)其耐热温度高于高温棉,能适应更严苛的高温环境;

(3)气凝胶的机械性能更好,使用时不易掉渣,稳定性更强。

因此,气凝胶更适用于 “对隔热效率、轻量化、空间温度要求苛刻” 的场景,如航空航天、高端制造、新能源等领域。不过,气凝胶也存在成本较高等问题;而传统隔热棉因成本更低,仍在普通建筑保温、低端工业隔热等 “成本敏感” 场景中被广泛应用。

气凝胶的常规制备方法

气凝胶的常规制备方法上是 “溶胶 - 凝胶法” 与 “干燥法” 的结合,这一原理和我们常吃的冻干草莓几乎一致。具体可以从 “构建骨架” 和 “干燥保形” 两个关键步骤来看:

(1)气凝胶的 “溶胶→凝胶” 阶段,核心是构建 “由液体填充的纳米材料骨架”。

而冻干水果的前期处理类似 —— 先将新鲜水果(本身是含大量水分的 “软质结构”)快速冷冻,让果肉中的水分凝结成冰晶。此时,这些冰晶会像 “支架” 一样撑起果肉的纤维结构,避免后续干燥时果肉坍塌,这和凝胶中液体支撑纳米骨架的作用原理相通

(2)气凝胶采用 “冷冻干燥” 时,会在真空环境下让凝胶中的冰晶直接从固态升华成气态,这样能避免液体流动破坏脆弱的纳米骨架

冻干水果的干燥过程也完全相同 —— 同样在真空条件下,让果肉中的冰晶直接升华,水分被去除后,果肉原有的纤维骨架(比如草莓的果肉纹理、芒果的纤维结构)能完整保留,最终形成疏松、多孔且能快速复水的冻干形态。

两者唯一的区别在于:气凝胶的骨架是纳米级的,其内部孔隙肉眼无法看见;而冻干水果的骨架是微米或毫米级的,我们用肉眼就能清晰看到它内部疏松的孔洞


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