Ako nový typ ultraľahkého, vysoko výkonného tepelného izolačného materiálu, Airgel Boards preukázali v posledných rokoch široké vyhliadky na aplikáciu v mnohých oblastiach. Vďaka vynikajúcemu výkonu tepelnej izolácie, vynikajúcou odolnosťou proti požiaru a dobrej mechanickej pevnosti sa dosky Airgel široko používajú v mnohých odvetviach, ako je ochrana energie budovy, priemyselná izolácia, letectvo, železničná doprava a nová energia. Vďaka neustálemu rozvoju materiálových technológií a zvyšujúcimi sa požiadavkami na ochranu životného prostredia a ochranu energie sa dosky Airgel postupne rozširujú z špičkových polí na civilný trh a v budúcnosti sa stávajú dôležitým smerom rozvoja pre energeticky šetrné materiály.
Spokojnosť
1. Súčasné oblasti aplikácie hlavného prúdu
2. Technické prekážky a pokyny pre inovácie
3. Vyhliadky na trhu a hnacie sily politík
1. Súčasné oblasti aplikácie hlavného prúdu
Tepelné riadenie lítium-iónových batérií
V elektrických vozidlách a systémoch na skladovanie energie sa dosky Airgel široko používajú ako tepelné izolačné vrstvy pre batérie, ktoré účinne potláčajú šírenie tepelného úteku a zlepšujú bezpečnosť systému. Má širokú škálu použiteľných teplôt, pokrývajúcich od -50 do 1 000 stupňov a môže poskytnúť stabilnú ochranu za extrémnych podmienok. Napríklad pridanie vrstvy vzduchu do batérie elektrického vozidla môže výrazne znížiť riziko tepelnej difúzie.
Ultra nízka izolácia spotreby energie
V projektoch zachraňujúcich energiu, ako sú pasívne budovy a zelené budovy, sa dosky Airgel postupne stali ideálnou voľbou na nahradenie tradičných izolačných materiálov, ako je polyuretán. Môže nielen efektívne zlepšiť účinnosť izolácie, ale tiež dosiahnuť účinnú izoláciu bez zvýšenia hrúbky steny. Okrem toho dosky Airgel tiež vykazujú vynikajúci výkon v miestach s prísnymi požiadavkami na reguláciu teploty, ako sú dátové centrá a logistické sklady chladného reťazca.
Ochrana priemyselného vysokoteplotného zariadenia
Dosky Airgel vydržia vysoké teploty nad 650 stupňov a široko sa používajú pri tepelnej izolácii ochrany priemyselných vysokoteplotných zariadení, ako sú sušičky, reaktory a kotly. V porovnaní s tradičnými materiálmi z keramických vlákien majú aerogély zjavné výhody v dlhodobej tepelnej stabilite a využívaní tepelnej energie, čo môže účinne znížiť tepelné straty a predĺžiť životnosť zariadenia.
Multimodálny vývoj senzora
Pomocou nízkej tepelnej vodivosti a citlivosti vysokej odozie Airgel sa môžu vyrábať duálne modálne senzory s integrovaným tlakovým a teplotným snímaním funkcií, ktoré sú vhodné pre scenáre, ako sú robotické hmatové systémy a lekárske testovacie prístroje. Napríklad senzory vyvinuté s použitím PCCM (kompozitný materiál fázovej zmeny) Airgel sa môžu použiť na vysoko presné moduly spätnej väzby v systémoch priemyselnej automatizácie.
Kozmická loď tepelnej ochrany
V prostrediach extrémnej teploty a mikrogravity sa dosky Airgel používajú ako ľahké a účinné materiály na ochranu tepelných ochranných opatrení v konštrukcii tepelnej izolácie kľúčových častí, ako sú kozmické lode, satelity a priestory raketového motora. Jeho ultraľahlá hmotnosť a vynikajúce vlastnosti tepelnej izolácie pomáhajú znižovať zaťaženie a zároveň zaistiť bezpečnosť letu, čo z neho robí jeden z nevyhnutných nových materiálov pre letecké inžinierstvo.
2. Technické prekážky a pokyny pre inovácie
Súčasné hlavné technické prekážky
Aj keď dosky Airgel majú významné výhody, pokiaľ ide o tepelnú izoláciu, ľahkú hmotnosť a prevenciu požiaru, stále čelia niektorým technickým problémom v praktických aplikáciách. Po prvé, vysoké výrobné náklady sú hlavným problémom, ktorý obmedzuje ich rozsiahlu propagáciu. Súčasná hlavná syntéza Sol-Gel a superkritické procesy sušenia sú zložité a vyžadujú vysoké vybavenie, čo vedie k cenám výrobkov, ktoré sú oveľa vyššie ako tradičné izolačné materiály, čo sťažuje popularizáciu v nákladovo citlivých odvetviach, ako je napríklad ochrana energie budovania energie. Po druhé, tradičné aerogély, najmä materiály na báze oxidu kremičitého, majú zle v mechanických vlastnostiach, majú problémy, ako je vysoká krehkosť a ľahká zlomenina, a je ťažké odolať vonkajšiemu stresu a vplyvu. To obmedzuje jeho aplikáciu v prostrediach s vysokým stresom a vysokovýkonným vibráciám a je potrebné zaviesť posilňovacie materiály, ako sú uhlíkové nanotrubice (CNT) a MXENE na zlepšenie mechanických vlastností, ale to ďalej zvýši náklady a spracovanie zložitosti.
Hlavné smery inovácií
S cieľom prelomiť vyššie uvedené technické obmedzenia sa súčasný výskum a smery aplikácií zameriavajú na vývoj zloženého materiálu a pokročilé výrobné technológie. Pri príprave organických anorganických kompozitných aerogélov, ako je SIO₂\/PI (polyimid), sa zachovajú nielen vysoká teplotná odolnosť a štrukturálna pevnosť materiálu, ale tiež sa zachováva pôvodná nízka tepelná vodivosť Airgel, čím sa rozširuje jeho možnosti aplikácie v extrémnom prostredí, ako je napríklad vysoký-teplotný priemysel a Aerospace. Zavedenie technológie 3D tlače zároveň poskytuje novú cestu na spracovanie špeciálnych komponentov aerogélov, čo im umožňuje prispôsobenie do zložitých geometrických štruktúr, čím sa zlepšuje prispôsobivosť a funkčná integrácia materiálu. Očakáva sa, že tento smer prelomí obmedzenia tradičných aerogélov v morfológiách a aplikačných scenároch a poskytne kľúčovú podporu pre ich komerčné aplikácie vo viacerých oblastiach, ako sú priemysel, elektronika a energia.
3. Vyhliadky na trhu a hnacie sily politík
S rastúcim globálnym dopytom po ochrane energie, znižovaní emisií a vysokovýkonnými materiálmi ukazujú Airgel Boards ako nová generácia tepelných izolačných materiálov. Podľa správ o výskume v priemysle sa očakáva, že do roku 2025 globálny trh Airgel prekročí 2 miliardy USD s ročnou mierou rastu zloženia približne 15%. Medzi nimi sa hlavnými hnacími silami rastu stali ochrana energie, nové energetické vozidlá, priemyselná izolácia s vysokou teplotou a ďalšie oblasti. Na rozvíjajúcich sa trhoch, ako sú Čína a India, so zlepšením urbanizácie a štandardov zelených stavebných stavieb, sa dopyt po vysoko účinných materiáloch úspory energie naďalej zvyšuje. Zároveň sa naďalej zvyšuje aj rozpoznávanie produktov Airgel v scenároch špičkových aplikácií, ako je letecký a energetický rozvoj v Európe a Spojené štáty americké, čo zrýchlilo globálne usporiadanie dosiek Airgel.
Na úrovni politiky sú propagácia a uplatňovanie dosiek Airgel aktívne poháňaná mnohými národnými a regionálnymi politikami. Ako príklad z Číny ako „duálny uhlík“ (tj., Peak z uhlíka a neutralita uhlíka) podporoval zrýchlené prijatie vysoko výkonných materiálov úspory energie v stavebných a priemyselných oblastiach a dosky Airgel, ako ultra nízke materiály na tepelnú vodivosť, sa stali jedným z dôležitých materiálov pre zelené budovy, logistiku chladného reťazca a iné projekty. EÚ revidovala smernicu budovy energetickej účinnosti a jasne navrhla cieľ zlepšiť výkonnosť tepelnej izolácie stavebných obálok, ktorá poskytuje politickú podporu pre uplatňovanie panelov Airgel na európskom trhu s výstavbou. Okrem toho štandardy úspory energie, politiky dotácie a mechanizmy zelenej certifikácie zavedené rôznymi krajinami vytvárajú dobré politické prostredie pre rozvoj odvetvia Airgel a urýchlenie jeho penetrácie z špičkových aplikácií na širší trh.
Dosky Airgel preukázali nenahraditeľnú hodnotu materiálu v oblastiach novej energie, ochrany energie, priemyselné vybavenie, letectvo atď. Vzhľadom na ich vynikajúcu tepelnú izoláciu, odpor proti požiaru a ľahkú hmotnosť. Hrajú kľúčovú úlohu pri zlepšovaní energetickej účinnosti, bezpečnosti a ľahkých štruktúr. Pri pohľade do budúcnosti sa vývoj dosiek Airgel zameria na prielomy v nízkonákladových procesoch prípravy vo veľkom meradle, aby sa ďalej znížil prah aplikácií; Multifunkčný smer integrácie zároveň podporí svoju hlbokú integráciu do inteligentných budov a špičkových zariadení. Okrem toho sa pri krížovej inovácii materiálových technológií potenciál aerogélov v rozvíjajúcich sa oblastiach, ako je biomedicín a nositeľné zariadenia, sa postupne skúma a priestor na trhu je široký.