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微孔隔热材料(Microporous Insulation)是一种超级高温隔热材料,其内部结构特征为拥有无数微纳米颗粒和纳米级孔隙。因为热传导路径经过微纳米颗粒被大大地延长,且内部平均孔隙远小于空气分子在标准大气压下的平均自由路径,这样,微孔隔热材料能够非常高效地阻止材料内部气体分子的热对流和固相热传导。同时,微孔隔热材料还添加有重要的高温热辐射反射剂。这使其又能极大地抑制热辐射形式的热传递。因此,在零摄氏度至一千多摄氏度的超宽温区内,微孔隔热材料拥有极低的热导率,能达到极为高效的隔热保温效果。
微孔隔热材料也称为"微纳绝热材料",中国大陆多称为"纳米微孔隔热材料"。其历史可以追溯到20世纪40年代,当时美国军方科学家在寻求高效高温隔热材料的过程中成功研制了这种材料。最初开发的目的是为飞机提供一种超薄的耐火隔热层,以提高飞机在高空飞行时的安全性和效率。因其卓越的高温隔热性能和轻质特性,微孔隔热材料后来被广泛应用于航空和航天领域。
随着技术的进步,上世纪70年代和80年代,微孔隔热材料逐渐开始在工业隔热领域得到推广应用,尤其是在石油和天然气行业(多用于管道和设备隔热)。进入90年代,随着技术的进步,微孔隔热材料的生产技术不断优化,其应用领域也逐步扩大,包括但不限于航空航天、军工、以及更广泛的工业和民用领域。
微纳隔热材料(设计密度260 Kg/m³)的典型导热系数值:200°C时约为0.023,400°C时约为0.025,600°C时约为0.027,800°C时约为0.032(单位为W/m·K)。其硬质板材的抗压强度为约0.56Mpa@10%形变。
微纳绝热材料还可制成具有疏水特性的制品,防水性能可保持至250°C的工作温度,适用于有雨水的露天安装环境或适应250℃以下的水浸环境。
微纳绝热材料主要适用于要求最大热阻、更少隔热厚度和更轻隔热材料组合的场合,目前已开始广泛用于各种高温工业的窑炉、工业炉、管道、设备、储罐、容器、换热器、锅炉、阀门、排气管以及被动防火隔热系统。
在高达1000多℃的温度下,微纳隔热材料依旧能够保持其十分卓越的隔热性能,其主要特性与优点如下:
• 宽温度范围内拥有极低的导热系数,能非常高效地阻止热量的传递速度;
• 隔热性能是传统隔热材料的5-8倍,是氧化硅气凝胶复合材料的2-4倍;
• 轻质多孔材料,蓄热容量低,制品密度多在170-300Kg/m³;
• 纯无机化学成分,具有A1级燃烧特性,适合用于被动防火领域;
• 热稳定性优秀,最高耐温型号的长期工作温度可达1150℃左右;
• 抗震性能好,高温下不易粉化,适用于振动环境;
• 材料易于加工,可以根据需要进行二次切割和成型,适应不同应用需求;
• 可选多种高温包封材料,满足安装方便及清洁环境下使用要求;
• 不含有害纤维,使用过程中不释放有毒化学成分,对环境友好。
除了特别定制的防水型号外,如果接触到液态水,其他型号微纳绝热制品会遭受不可逆的性能损害。因此,在用于可能遇水的环境中时,非憎水型微纳隔热材料应使用防水涂层或者防水外壳。此外,在运输、存储和安装过程中也需采取措施防止微纳隔热材料直接与液态水接触。不过,微纳绝热材料具有可抵抗潮气的能力,制品不会因湿气而变质或造成性能下降。