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气凝胶的隔热原理

之所以具有如此良好的绝热特性与它的高孔隙率有关。热量的传导主要通过三种途径来进行,气体传导,固体传导,辐射传导。在这三种方式中,通过气体传导的热量是很小的,因此大部分气体都具有非常低的热导率。常用的绝热材料都是多孔结构,其正是利用了空气占据了固体材料的一部分体积,从而降低了材料整体的热导率。

的孔隙率比普通绝热材料要大得多,其95%以上都是由空气构成,决定了其将具有与空气一样低的热导率。而且中包含大量孔径小于70nm的孔,70nm是空气中主要成分氮气和氧气的自由程(气体分子两次碰撞之间的时间内经过的路程的统计平均值),因此意味着空气在气凝胶中将无法实现对流,使得气态热导率进一步降低。中含量极少的固体骨架也是由纳米颗粒组成,其接触面积非常小,使得同样具有极小的固态热导率。的热辐射传导主要为发生在3-5μm区域内的红外热辐射,其在常温下能够有效的阻挡红外热辐射,但随着温度的升高,红外热辐射透过性增强。为了进一步降低高温红外热辐射,通常向中加入遮光剂,如碳黑、二氧化钛等,遮光剂的使用能够大大降低高温下的红外热辐射。



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