에어로겔은 다공성이 8 0% 이상이고 밀도는 0.003 g/cm³입니다. 그것은 매우 가벼운 특성으로 인해 "가벼운 혁명"의 대표자로 알려져 있습니다. 폼 플라스틱 및 미네랄 울과 같은 전통적인 재료와 비교하여 에어로겔은 열 단열재, 음향 단열 및 체중 조절에 중요한 이점을 가지고 있습니다. 그러나 전통적인 에어로겔에는 높은 비율, 고온에서의 쉬운 붕괴 및 낮은 기계 강도와 같은 병목 현상이 있습니다. 최근에, 구조 설계 및 다상 재료 복합재를 통해, 새로운 세대의 에어로겔은 열 안정성, 기계적 특성 및 응용 적 적응성의 돌파구를 달성하여 실험실에서 더 넓은 범위의 엔지니어링 응용 프로그램으로 홍보했습니다.
콘텐츠
1. 핵심 장점 : 성능 혁신을위한 과학적 기초
1.1 기계적 성능 혁신 : 브리티 니스에서 탄성에 이르기까지
1.2 극한 환경에서 열 절연 성능
1.3 다기능 통합은 응용 프로그램 경계를 확장합니다
2. 산업화 혁신 : 비용 절감 및 대규모 생산
2.1 프로세스 혁신은 비용 절감을 주도합니다
2.2 산업 체인의 협력 레이아웃
3. 응용 시나리오 및 향후 트렌드
4. 결론 : 재료의 한계를 재정의하십시오
1.1 기계적 성능 혁신 : 브리티 니스에서 탄성에 이르기까지
최근 몇 년 동안 Aerogels는 기계적 특성을 상당히 혁신하여 "가볍고 부서지기 쉬운"전통적인 재료의 한계를 성공적으로 파괴했습니다. Xi'an Jiaotong University의 Wang Hongjie의 연구 그룹은 SIC 나노 와이어를 소개하여 이방성 다중 레벨 기공 구조를 구성하여 재료가 축 방향에서 강성을 높이고 (특정 모듈러스를 상당히 개선 함) 방사 방향에서 우수한 압축 탄성을 나타냈다. Harbin Institute of Technology 팀은 전기장 유도 기술을 사용하여 정기적 인 3 차원 탄성 네트워크를 형성하기 위해 나노 섬유를 질서 정리하여 과거의 무작위 구멍으로 인한 기계적 취약성 문제를 효과적으로 해결했습니다. 구조적 최적화를 지원함으로써, 새로운 세대의 에어로겔은 50% 이상의 압축 변형을 견딜 수 있고 우수한 반동을 달성 할 수 있으며 복잡한 기계적 진동 환경에서 안정적으로 작동 할 수 있습니다.
열 성능 측면에서, 에어로 겔의 열 절연 용량도 체계적으로 개선되었습니다. 다중 레벨 열 저항 구조를 구성함으로써 나노 포어는 열 대류를 효과적으로 차단하는 반면, 고체 골격은 열전도를 상당히 줄여서 열 전도도를 0 16–0.027 w/(m · K)만큼 낮게 만듭니다. 실리콘 카바이드 에어로겔 (Silicon Carbide Airgel)으로 표현되는 새로운 재료는 여전히 -200도 1100 도의 넓은 온도 범위에서 구조적 안정성을 유지하여 우수한 열 안정성과 비해 저항을 보여줍니다. 현재,이 유형의 재료는 대기 재진입 동안 고온 충격에 저항하기 위해 우주선 절연 층에 사용되어 왔으며, 리튬 배터리 화실 절연 시트에도 열 런 어웨이의 확산을 억제하여 안전한 에너지 저장을위한 주요 보호 기능을 제공합니다.
1.3 다기능 통합은 응용 프로그램 경계를 확장합니다
또한 에어로겔은 다기능 통합 측면에서 응용 프로그램 경계를 계속 확장합니다. 우수한 화학적 안정성으로 인해 화학 파이프 라인과 같은 부식성 환경의 열 단열 프로젝트에서 널리 사용됩니다. 정렬 된 섬유 구조 설계는 음파의 산란 및 흡수 기능을 향상시켜 건축 및 철도 전송의 소음 감소 재료에 적합합니다. 중국 과학 기술 대학 (University of China and University of China and Technology)에서 개발 한 카본 스프링 에어로겔 (Carbon Spring Airgel)과 같은 더 많은 최첨단 연구는 역동적 인 전자기파 흡수 능력을 가지고있어 열 보호 및 스텔스 성능의 이중 통합을 달성하여 지능형 반응 형 재료에 대한 에어로겔의 진화를 더욱 촉진합니다.
2.1 프로세스 혁신은 비용 절감을 주도합니다
에어로겔의 산업화를 가속화하는 열쇠는 제조 비용의 지속적인 감소와 대규모 생산 기술의 만기에 있습니다. 첫째, 프로세스 수준에서, 고가와 높은 에너지 소비에 의존하는 전통적인 초 임계 건조 기술은 고급 제품을 얻을 수 있지만 산업화 촉진을 제한합니다. 최근에, 대기압 건조 기술의 획기적인 획기는 준비 효율이 크게 향상되었으며 규모가 더 강해졌습니다. 동시에, 원자재도 저렴한 비용으로 이동하고 있습니다. 바이오 기반 에어로겔 (예 : 박테리아 셀룰로오스)은 점차적으로 전통적인 고가의 원료를 대체하여 비용을 줄이고 효율성을 높일 수있을뿐만 아니라 지속 가능성이 우수하여 녹색 제조의 기초를 마련합니다.
2.2 산업 체인의 협력 레이아웃
둘째, Airgel Industry Chain의 협력 레이아웃은 전반적인 생산 효율성과 경제의 개선을 촉진하고 있습니다. 한편으로, 폐쇄 된 산업 체인을 구축함으로써 실란 원료 제조업체와 에어로겔 준비 회사는 상류 및 하류로 연결되어 원료 운송 및 중간 처리 링크의 손실과 비용을 크게 줄입니다. 반면에, 스케일 생산 효과가 점차 등장했으며, 연간 생산 능력은 100 개가 넘습니다. 000 입방 미터가 업계 표준이되고 있습니다. 고정 비용을 희석하는 동안 단위 제품 가격을 효과적으로 낮추어 건축, 에너지, 항공 우주 및 기타 분야에서 에어로겔을 광범위하게 적용 할 수있는 경제적 타당성을 제공합니다.
AirGel은 우수한 열 단열재, 화염 지연 및 경량 특성으로 인해 여러 주요 영역에서 응용 프로그램 혁신을 달성합니다. 새로운 에너지 분야에서 에어로겔은 전력 배터리의 화재 및 열 단열 패드에 널리 사용되며 열 런 어웨이의 확산을 효과적으로 억제하는 동시에 무게를 30%이상 낮추므로 전기 자동차의 전반적인 에너지 효율을 향상시키는 데 도움이됩니다. 에너지 절약 구축 측면에서, Airgel Class A 내화 패널 및 열 단열 코팅은 초 고밀도 도시 공간을위한 더 나은 단열 솔루션을 제공합니다. 항공 우주 분야에서 우주선 열 보호 층 및 위성 열 절연 성분에 적용되는 것은 극도의 높은 온도 및 저온 환경에서 장기적인 안정적인 구조 성능을 보여 주었으며 열 제어 재료의 핵심 후보 중 하나가되었습니다.
미래를 살펴보면, 에어로겔의 개발은 녹색, 지능 및 저렴한 비용의 방향으로 계속 발전 할 것입니다. 한편으로, 바이오 기반 에어로겔은 연구 및 개발 핫스팟이되고 있습니다. 셀룰로오스 및 키틴과 같은 재생 가능한 자원을 사용하여 개발 된 새로운 재료는 우수한 열 단열 특성을 가질뿐만 아니라 탄소 발자국을 크게 줄이고 지속 가능한 제조를 촉진 할 수 있습니다. 반면에, 지능의 추세는 점차 떠오르고있다. 에어로젤에 마이크로 센서를 내장함으로써 온도 및 변형과 같은 주요 매개 변수의 실시간 모니터링을 달성하여 항공 및 에너지와 같은 높은 보안 시나리오에 대한 데이터 지원을 제공 할 수 있습니다. 또한, 준비 기술의 지속적인 최적화로 에어로겔 비용은 꾸준히 감소하고 있으며 2025 년까지 입방 미터 당 RMB 1 미만으로 감소 할 것으로 예상되며, 이는 더 넓은 범위의 필드에서 대중화 및 구현을 더욱 가속화 할 것입니다.
새로운 에어로겔의 상승은 재료 기술의 반복을 나타내는 것뿐만 아니라 경량, 강인성 및 다기능 통합 측면에서 고체 재료의 성능 제한을 재정의합니다. 그것은 전통적인 재료의 강도와 밀도, 열 단열 및 유연성 사이의 상충 관계 장벽을 깨고 성능의 다차원 상승 혁신을 달성합니다. 미래의 주요 근본적인 재료로서, 에어로 겔은 에너지 콘서트 구축을위한 탄소 중립 목표를 달성하는 데 도움을주고 있습니다.배터리 시스템에 고 안전성 보호를 제공하고 깊은 우주 탐사를위한 극한 환경에서 안정적인 방어선을 구축하는 Vation. 산업화 공정이 가속화함에 따라 Aerogels는 녹색 제조 및 고성능 응용 분야의 다리를 구축하여 새로운 세대의 기능 재료의 개발 방향을 이끌 것입니다.