حول Aerogels، إليك ما تريد معرفته
ما هو الإيروجيل؟
الهلام الهوائي عبارة عن مادة مسامية مستمرة ثلاثية الأبعاد تتكون من مسام بحجم النانو وإطار نانو. يمنحها هيكلها الفريد خصائص لا مثيل لها مقارنة بالمواد التقليدية، وأبرزها هو التوصيل الحراري المنخفض للغاية.
Aerogel pore size (20-50nm)
Aerogel Microstructure
Different insulation materials’ thermal conductivity
مبدأ العزل ايروجيل
تأثير “المسار اللانهائي الطول”:
يعمل الإطار الشبيه بالشبكة من الهلام الهوائي على تمديد مسار التوصيل الحراري إلى ما لا نهاية، مما يجعل من الصعب نقل الحرارة عند السطح البيني للغاز والصلب.
تأثير “الحمل الحراري الصفري”:
حجم مسام الهلام الهوائي (20-50 نانومتر) أصغر من متوسط المسار الحر للهواء (70 نانومتر)، مما يمنع الهواء الداخلي من التدفق بحرية.
تأثير “الحاجز الحراري اللانهائي”:
يخلق الإطار الشبكي للهلام الهوائي “تأثير حاجز حراري لا نهائي”، مما يوفر حماية ضد الإشعاع الحراري.
المواد المركبة من الإيروجيل
من خلال الجمع بين الإيروجيل بحجم النانو والمواد الأساسية مثل الألياف الزجاجية، وألياف السيراميك، وما إلى ذلك، يتم دمج الأداء الممتاز للإيروجيل بسلاسة مع ركائز مرنة. وهذا يزيد من خصائص العزل والوزن الخفيف للإيروجيل، مع إضفاء المرونة والمتانة. إنها تمتلك خصائص إضافية مثل عمر الخدمة الطويل جدًا، وأداء العزل الفائق، والمقاومة العالية للحريق، والخصائص الميكانيكية الاستثنائية، ويتم تطبيقها على نطاق واسع في مجالات مثل الفضاء الجوي، وشبكات الطاقة الحرارية، والبتروكيماويات، ومركبات الطاقة الجديدة، والنقل بالسكك الحديدية، والإلكترونيات الاستهلاكية، والمنسوجات، و اكثر.
مثال تطبيقى
بالنسبة لعزل خطوط الأنابيب والمعدات الصناعية، بالمقارنة مع حلول القطن العازلة التقليدية، يوفر الإيروجيل ميزات السلامة والصداقة للبيئة وكفاءة الطاقة والفعالية العالية.
بأخذ خط أنابيب بخار صناعي ذو درجة حرارة متوسطة إلى عالية كمثال، يتم وضعه في الأعلى مع درجة حرارة بخار تبلغ 465 درجة مئوية، ضغط 5.3Mpa، معدل تدفق 60t/h، وقطر DN250. كان العزل الأصلي 150 ملم من سيليكات الألومنيوم. مقارنة تأثير العزل مع بطانية العزل ايروجيل هي كما يلي:
بالمقارنة مع الفقد الحراري بمقدار 150 ملم من سيليكات الألومنيوم، فإن معدل توفير الطاقة باستخدام محلول الإيروجيل يمكن أن يتجاوز 40%.
في حساب المقارنة بين المخططين، بالنسبة لنظام سيليكات الألومنيوم، المحسوب لكل كيلومتر من طول الأنبوب، فإن مقدار توفير الطاقة السنوي وفوائد مخطط الإيروجيل هي كما يلي:
*Calculated based on a constant 8000h operation, with a heat price of 70 RMB/GJ.
نظرًا لعمر الخدمة الطويل والكفاءة العالية، يمكن لمواد الإيروجيل أن تخلق قيمة اقتصادية أكبر للعملاء على مدى فترة زمنية أطول. تم حسابه على أساس عمر الخدمة الفعال لبطانية الألومينو سيليكات وهو 3 سنوات، وعمر الخدمة الفعال لبطانية الألومينو سيليكات هو 15 عامًا: أكثر من 15 عامًا، فإن استخدام بطانية العزل من الإيروجيل يقلل من عدد التركيبات بمقدار 4 مقارنة باستخدام بطانيات سيليكات الألومنيوم. إجمالي الاستثمار في البطانيات العازلة للهلام الهوائي أقل بحوالي 55% من الاستثمار في المواد التقليدية. يؤدي هذا إلى توفير متوسط سنوي قدره 91,770 يوان صيني في تكاليف المواد والبناء. إن استخدام بطانية الإيروجيل بدلاً من سيليكات الألومنيوم يحقق ربحًا سنويًا قدره 362,150 يوان، ويمكن استرداد الاستثمار الإضافي في استخدام بطانية الإيروجيل في 1.7 عام. خلال فترة خدمة مواد الإيروجيل (15 عامًا في هذا المثال)، يمكن أن يؤدي استخدام المواد العازلة للإيروجيل على خطوط الأنابيب إلى تجميع ما يقرب من 4.81659 مليون يوان صيني (362,150 يوان صيني*13.3 سنة≈4.81659 مليون يوان صيني) في فوائد اقتصادية إضافية للمستخدمين.
بالنظر إلى دورة الحياة الكاملة لمواد الإيروجيل، فإن محلول الإيروجيل يقلل من عدد دورات الصيانة والاستبدال مقارنة بمحاليل القطن العازلة التقليدية، وبالتالي تقليل تكاليف التشغيل والصيانة لعزل خطوط الأنابيب. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يحقق توفيرًا في الطاقة، مما يخلق فوائد اقتصادية أكبر للعملاء ويقلل بشكل كبير من تكاليف الإدارة التشغيلية للشركات.
علاوة على ذلك، نظرًا للخصائص الفريدة الكارهة للماء والقابلة للتنفس لمواد الإيروجيل، فإنها تزيد من منع التآكل تحت العزل (CUI).
بطانيات العزل Aerogel هي مواد العزل المثالية لعزل الأنابيب الصناعية، وعزل الخزانات، والحماية من حرائق السيارات والعزل، وعزل المباني، من بين مجالات أخرى.