2020-02-20 10:02:08
隨著人類在地球和宇宙活動空間的逐漸擴大,人類所面臨的生存環(huán)境差異化逐漸顯現(xiàn),外太空、極地、高山、海洋、火災(zāi)現(xiàn)場等,溫度與人類所能承受的溫度差異極大,如何保溫隔熱,是保證人身安全的重要課題。氣凝膠作為一種納米多孔固體材料,具有導(dǎo)熱系數(shù)低、孔隙率高、密度低等特點,在常溫下熱導(dǎo)率僅為0.013W/(m·K),在所有固體材料中具有最好的保溫性能,是首選的保溫隔熱材料。由于氣凝膠中一般80%以上是空氣,所以有非常好的隔熱效果,一寸厚的氣凝膠相當(dāng)20-30塊普通玻璃的隔熱功能。即使把氣凝膠放在玫瑰與火焰之間,玫瑰也會絲毫無損。
1、氣凝膠在航空航天服飾上的應(yīng)用
氣凝膠在航空航天服飾上的應(yīng)用當(dāng)前,我國航空航天事業(yè)飛速發(fā)展,取得了突出的成果,我國的探月工程、火星計劃在近幾年逐一登場。中國人的太空探索的空間由近地軌道太空環(huán)境到深空太空環(huán)境以及外星球環(huán)境擴展,外太空獨特的真空特點和環(huán)境特點,不同外太空環(huán)境所承受的熱傳導(dǎo)方式不僅與地球有極大的差異,不同太空環(huán)境之間也有明顯差異。在近地軌道空間和月球表面,由于具有高真空的環(huán)境,宇航服與外界環(huán)境的傳熱方式主要是輻射的方式;在火星等星球表面,由于具有星球大氣的保護,輻射成為次要的傳熱方式,宇航服與外界環(huán)境的主要傳熱方式是熱對流和熱傳導(dǎo)。由于月球表面的熱流不能通過大氣層得到緩和,因此晝夜溫差極大,月球表面白天受太陽直射表面溫度可達111℃,夜晚月球表面溫度可低至-171℃;火星的環(huán)境特點與月球不同,火星的溫度變化具有季節(jié)循環(huán)性,夏季溫度處于-83~-33℃,冬季溫度處于-123℃~CO2冰點之間。因此,宇航服需具備良好的熱阻能力以及抗熱輻射能力,以維持宇航員始終處于一個相對穩(wěn)定和舒適的溫度環(huán)境中。
2002年美國宇航局將航天材料技術(shù)轉(zhuǎn)為工業(yè)應(yīng)用,利用超臨界技術(shù)生產(chǎn)氣凝膠氈制品,被稱為工業(yè)領(lǐng)域革命性的保溫方案。此后科研院所、工業(yè)企業(yè)紛紛開始涉獵氣凝膠的研究與應(yīng)用,國際上迎來了研發(fā)氣凝膠制品的一個浪潮。
2016年11月3日我國新一代大運力運載火箭“長征五號”在海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功首飛。其中為火箭燃?xì)夤苈废到y(tǒng)提供隔熱保溫的,就是我國自主研制的高性能納米氣凝膠隔熱氈。氣凝膠除能被應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域,還可應(yīng)用于石油化工、高鐵、油田等領(lǐng)域,目前也正在向民用領(lǐng)域拓展。
2、氣凝膠在消防服飾上的應(yīng)用
消防服作為消防員與外界火源隔絕的屏障,可以避免外界高溫的灼傷。消防服是一種多層織物系統(tǒng),包括阻燃防火層、防水透氣層和隔熱層。隔熱層可以有效阻擋外界的熱量向人體傳遞,常用的隔熱材料包括相變材料、形狀記憶材料、氣凝膠等。
氣凝膠最佳用途可能要算用作消防員外套制服的保護性隔熱材料。當(dāng)把氣凝膠涂覆阻燃化學(xué)品時,就能讓消防服夠承受高達620℃的溫度,而且消防服的背面溫度與原樣相比降低了100℃,顯著提高了消防服的熱防護性能。另外,氣凝膠重量僅為目前消防員外套使用的保護性絕緣材料的10%左右,且更柔軟、更舒適。
3、氣凝膠復(fù)合面料在保溫服飾上的應(yīng)用
隨著戶外運動興起,越來越多的人參加到這一潮流中。但常規(guī)的臃腫的保暖服裝讓參加戶外運動的人員很難在運動中舒展身軀,而加入氣凝膠材料的運動服裝就可以很好解決這方面的問題,穿著以后不但有著良好的保溫性能,還可方便人員的運動,效果非常理想。
利用氣凝膠制造的服裝,面料的重量僅有60g/m2,厚度僅0.5mm,熱導(dǎo)系數(shù)達0.0191W/(m·K),真可謂是“輕若鴻毛、薄如蟬翼、暖若晗陽”。這種紡織專用氣凝膠復(fù)合保暖材料,可以依靠僅僅3mm的厚度,抗衡-196℃的嚴(yán)寒,保溫效果遠(yuǎn)超40mm厚羽絨服。這款面料成功生產(chǎn)為服裝開始推向市場,可以說是掀起一場服裝界材料革命。氣凝膠服裝在零下173℃的液氮噴射測試中,衣服的內(nèi)部溫度仍可保持在28℃左右,而在20℃氣溫下穿著時,也依然能保持舒適體感而不過熱。
關(guān)鍵詞:氣凝膠衣服、輕薄、保溫隔熱 來源:低碳