Применение материалов на основе аэрогеля для технической теплоизоляции

The use of airgel-based materials for technical thermal insulation

Svetlana Kuzmina

student, Ulyanovsk State Technical University, Russia, Ulyanovsk

Ksenya Grishakova

student, Ulyanovsk State Technical University, Russia, Ulyanovsk

Аннотация. В данной  статье рассмотрено использование теплоизоляционных  материалов на основе аэрогеля в строительной отрасли.

Abstract. This article discusses the use of airgel-based thermal insulation materials in the construction industry.

Ключевые слова: аэрогель, теплоизоляционные материалы, теплоизоляция.

Keywords: airgel, thermal insulation materials, thermal insulation.

Использование материалов на основе аэрогеля в строительных конструкциях способны положить конец тепловым потерям, которые ведут к выбросу в  атмосферу миллионов тон парниковых газов, что приводит к глобальному потеплению и загрязнению нашей планеты.

Современные технологии позволяют проводить серийное производство аэрогелевых материалов, которые находят большое применение при изготовлении теплоизоляции, применяемой в  строительстве.

 Какие же существуют теплоизоляции на основе аэрогеля, предназначенные для защиты не только от высоких, но  и от низких температур?

Аэрогель – это  твердое вещество, имеющее низкую плотность и огромное количество пор, которые заполнены воздухом или газом (до 99%). Самыми важными его свойствами являются низкая теплопроводность, коэффициент преломления света, диэлектрическая проницаемость и скорость распространения звука, к отрицательным качествам можно отнести его хрупкость. Основой этого вещества обычно является аморфный диоксид кремния, оксид олова и хрома. Аэрогель впервые был получен в 1931 году американским химиком Стивеном  Кистлером, но  в течение многих лет ученые не представляли как этот материал можно грамотно и эффективно использовать из-за его высокой хрупкости. В 1999 году компания «Aspen Systems» начала создавать методы дешевого производства аэрогелей. Они решили покрывать влажный гель  полиэфирным волокном, придающим ему прочность и гибкость.

Полученный продукт начал  обладать всеми теплоизолирующими свойствами аэрогеля, но его цена снизилась в разы, что позволило  надеяться на его внедрение в строительную промышленность.

Рисунок 1. Аэрогель

К высокотемпературным аэрогелевым теплоизоляциям можно отнести Pyrogel XT, Pyrogel XT-E и Pyrogel XTF. Они имеют наименьший коэффициент теплопроводности, предназначены для  применения в условиях температур от -40 до 650 . Эти теплоизоляции отличаются  легкостью, они  не пропускают влагу и конденсат, тем самым предотвращают  коррозию, огнеустойчивы, легко монтируется, не токсичны, хорошо подходят для теплоизоляции труб, паропроводов, сосудов и арматур,   просты в монтаже. Материал поставляется в рулонах, легко разрезается, скручивается и очищается.

Рисунок 2. Высокотемпературная теплоизоляция Pyrogel XTF

К аэрогелевой теплоизоляции для сверхнизких температур можно отнести Cryogel Z. Она представляет собой стекловолокнистый холст с распределенными в нем частицами аэрогеля диоксида кремния и  пароизоляционный слой алюминиевой фольги, дублированной полимерной пленкой. При своей минимальной толщине и  весе данная теплоизоляция способна обеспечивать тепловую защиту в диапазоне от -265 до 125 . Такая теплоизоляция отличается паронепроницаемостью, огнестойкостью, легкостью, высоким термическим сопротивлением, отсутствием в составе опасных веществ, так же она легко режется и монтируется. Используется в низкотемпературной и криогенной технике ( криогель обеспечивает термостатирование веществ, предотвращает образование конденсата и наледи).

Рисунок 3. Теплоизоляция для сверхнизких температур Cryogel Z

На данный момент теплоизоляции на основе аэрогеля из-за высокой стоимости используются только для строительства конструкций повышенной важности, их использование обусловлено уникальными физическими и теплотехническими свойствами, сроком службы, легкостью монтажа и  экологичностью, что  компенсирует финансовые  затраты.