Аэрогель теплоизоляция – новейшие технологии утепления, нано материал для утепления: утепление стен, утепление фасадов, утепление полов и перекрытий, утепление кровли, изоляция труб и дымоходов, теплоизоляция воздуховодов

Аэрогель теплоизоляция – новейшие технологии утепления, нано материал для утепления : утепление стен, утепление фасадов, утепление полов и перекрытий, утепление кровли, изоляция труб и дымоходов, теплоизоляция воздуховодов

Бурное развитие строительной отрасли требует и разработки новейших строительных материалов с уникальными техническими характеристиками и эксплуатационными свойствами. Нанотехнологии в строительстве ознаменовали начало новой эпохи в создании различных теплоизоляционных материалов со сложной структурой и уникальными прочностными, температурными и изоляционными свойствами.

Одним из самых перспективных и революционных изоляционных материалов является наноструктурированный Аэрогель на основе диоксида кремния. Уникальные свойства аэрогеля задают сегодня новые стандарты теплоизоляции строительных конструкций. Благодаря своим непревзойденным техническим и эксплуатационным характеристикам, аэрогель все более уверенно теснит традиционные виды теплоизоляции.

Аэрогель — это едва ли не лучший материал для теплоизоляции: легкий, достаточно прочный, не поддающийся коррозии и гниению, не горящий в огне и не тонущий в воде. Ведь не случайно аэрогель занесен в книгу рекордов Гиннесса по 15 показателям – это действительно уникальный изоляционный материал! Аэрогель теплоизоляция успешно применялась в экстремальных условиях для теплоизоляции трубопроводов на марсоходе. А теперь и строители в России могут применять новые технологии теплоизоляции, используя этот уникальный нано материал для эффективной теплоизоляции любых строительных конструкций! Утеплители на основе аэрогеля могут радикально сократить потери тепла при эксплуатации зданий, трубопроводов отопления и водоснабжения, вентиляционного оборудования и т.п.
Сегодня производство аэрогеля стало очень доступным, особенно когда наногель стали производить в виде порошка. В результате, для производства инновационных изоляционных материалов стало возможным применение порошкового аэрогеля — «nanogel powder». Именно такой нано материал входит в состав рулонной теплоизоляции Almalen ( Альмален ).

Применение аэрогеля

Первые аэрогели, благодаря их особенным свойствам, с успехом применялись на космической орбите для теплоизоляции батарей. Аэрогели используют в разработке специальных пленок. Которые будут применяться для производства 24-Ггц компьютеров.

Совокупность полезных свойств аэрогеля позволяет использовать его в качестве утеплительного материала. Он по качественным и экономичным показателям превосходит любой другой утеплитель. Этот материал используется, когда возникает необходимость в повышенной теплозащите.

Аэрогель применяют для:

• для теплоизоляции различных конструкций, особенно для гражданского и промышленного строительства;
• для защиты разнообразных трубопроводов, что обеспечивает экономную работу инженерных систем жизнеобеспечения;
• для теплоизоляции и герметизации емкостей и резервуаров промышленной функциональности, особенно нестандартной формы;
• также используется для влагоизоляции различных объектов, что предотвращает появление коррозии;
• применяется для повышения параметров теплоизоляции в современных стеклопакетах.

Теплоизоляция для сверхнизких температур Cryogel Z

Cryogel Z — нанопористая теплоизоляция для сверхнизких температур и криогенной техники, которая представляет собой стекловолокнистый холст с распределенными в нем частицами аэрогеля диоксида кремния. Имеется пароизоляционный слой в виде алюминиевой фольги, дублированной полимерной пленкой.

Обеспечивает уникальную тепловую защиту при минимальном весе и толщине в диапазоне температуры от -265 до 125 о С. Плотность аэрогеля Cryogel равна 130 кг/м 3 .

Материал является паронепроницаемым, благодаря наличию пароизоляционного слоя, препятствует коррозии, не горит, легок, имеет высокое термическое сопротивление, не содержит опасных веществ и пыли, легко режется и монтируется, работает при сверхнизких температурах.

Применяется в низкотемпературной и криогенной технике, применение Криогеля повышает энергоэффективность оборудования, обеспечивает термостатирование транспортируемых или хранимых веществ, предотвращает образование конденсата и наледи.

Теплопроводность аэрогеля Cryogel Z представлена на графике в зависимости от температуры в интервале от -200 до 100°С.

Виды аэрогелевого утеплителя

Для строительных нужд продукт выпускается в виде рулонов. Это стекловолокнистый материал, который содержит в себе порошок из аэрогеля. На свойства теплоизолятора влияют:
• химический состав материала;
• структура основы;
• внешнее покрытие изделия.

Выделяют несколько типов аэрогелевых утеплителей. Классификация учитывает температуру применения продукта. Чаще всего используют кремниевые изоляторы с незначительным введением оксида алюминия. Такие материалы могут выдерживать до 450°С. Есть компоненты, которые не боятся температуру в 700°С. Для получения такого продукта прибегают к добавке оксида титана. При увеличении теплотворных показателей у аэрогеля начнут ухудшаться другие важные параметры. Это связано с окислением вещества.

Выпускают композиции и для низких температур. Они обладают многослойной структурой. Качество паропроницаемости у таких материалов отсутствует. Их активно применяют для утепления холодных помещений. Показатели аэрогеля не ухудшатся даже при достижении области абсолютного нуля.

Сегодня производители предлагают несколько видов энергоэффективных изоляторов. Пирогель – материал для утепления промышленных трубопроводов, техники, работающей с высокой температурой. Криогель предназначен для утепления труб и техники, работающей с низкими температурами. Спейслофт создан экспертами для изоляции конструкций, расположенных в разных климатических условиях.

Обособленно в группе теплоизоляторов стоит Спейслофт Сабси. Данный материал используют для утепления системы типа «труба в трубе», которая находится на большой глубине. Чехлы съемные применяют для изоляции промышленных установок, работающих с высокими температурами. Цена теплоизоляции с аэрогелем зависит от ее назначения и толщины.
Материал позволяет решать различные задачи. Он утепляет конструкции любых размеров. Кроме трубопроводов, прокладка используется при монтаже:
• емкостей:
• запорно-регулирующей арматуры;
• приборов, контролирующих производственных процессы.
Продукт применяют для утепления систем внутри помещения.

Что такое гель

Итак, в основе уникальных свойств аэрогелей в первую очередь лежит их пространственная структура с крошечными открытыми порами. Материал стенок, безусловно, также имеет значение. Например, от него в значительной мере зависят механические свойства, а также электропроводность конкретного аэрогеля.

Но как на практике можно получить такие замысловатые полые «пузырики» с твердыми стенками? Ответ кроется в названии самого материала. Именно гели являются исходным материалом для создания аэрогелей. Те самые гели, влажные и тяжелые, вроде холодца. Всем известный желатин, между прочим, также подходит для создания этого наноматериала. Кстати, а что такое гель? На ощупь мы все хорошо представляем себе эту субстанцию, но что она представляет собой на микроуровне? Оказывается, любой гель состоит из двух компонентов с разными физическими свойствами: твердой фазы в виде непрерывной пористой пространственной структуры, пронизывающей весь образец, и жидкой фазы, заполняющей поры. Причем характерный размер твердой фазы — как раз десятки нанометров, ведь твердая фаза в гелях — это обычно конгломераты наночастиц или длинных макромолекул.

Типичный гель можно себе представить в виде поролоновой губки для мытья посуды, пропитанной жидкостью. Только поры в такой губке в сотни тысяч раз меньше, чем в той, что у нас на кухне. А что получится, если удалить всю жидкость из такой губки? Получится сухая губка с заполненными воздухом порами. Так ведь это и есть аэрогель! Выходит, что для получения этого материала достаточно просто высушить любой гель? К сожалению, нет. Практика показывает, что при испарении жидкой фазы гель начинает быстро уменьшаться в объеме и, в конце концов, мы получим маленький плотный комочек сухого вещества, а не желаемый пористый наноматериал со сверхмалой плотностью. Но почему поролоновая губка высыхает, не уменьшаясь в объеме, а ее гелевый аналог ведет себя совершенно по-другому? И как с этим бороться?

Собственно говоря, коренным отличием нашей модели с губкой от реального геля являются размеры пор: у губки они исчисляются миллиметрами, а у гелей – десятками нанометров, то есть разница составляет примерно пять порядков. Теперь представим себе, как происходит испарение жидкости из пор: в какой-то момент жидкость перестает полностью их заполнять, и появляется граница между жидкостью и парами этой жидкости, смешанными с воздухом. Как известно, на границе жидкости всегда действуют силы поверхностного натяжения, которые приводят к взаимодействию поверхности жидкости и стенок сосуда (в нашем случае стенок пор). Если стенки хорошо смачиваются, то поверхность жидкости приобретает вогнутую форму и на стенки действует сила, тянущая их внутрь сосуда. Величина этой силы, приходящаяся на единицу длины стенки поры вдоль границы жидкости, не зависит от радиуса поры. Но при этом в геле стенки этих пор в тысячи раз тоньше, чем в нашей губке. Получается, что прилагаемая к стенкам удельная сила в геле и в губке одна и та же, а вот толщина этих стенок и, соответственно, их механическая прочность — совсем разные. Не удивительно, что поры губки выдерживают высыхание наполняющей их жидкости, а поры геля — нет. Отсюда и «скукоживание» геля при высыхании — поверхность жидкости в порах просто ломает хрупкие стенки одну за другой по мере испарения, и в результате мы получаем сухой слипшийся комок из изломанных стенок, а не ажурную конструкцию, свойственную аэрогелям.

Аэрогель, что это за материал?

Аэрогель (от лат. aer — воздух и gelatus — замороженный) – класс материалов, представляющих собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной, вследствие чего вещество обладает рекордно низкой плотностью, всего в полтора раза превосходящей плотность воздуха, и рядом других уникальных качеств: твердостью, прозрачностью, жаропрочностью , чрезвычайно низкой теплопроводностью и отсутствием водопоглощения.

Нередко аэрогель называют “замороженным дымом” из-за его внешнего вида. С виду он чем-то походит на застывший дым. На ощупь аэрогель напоминает легкую, но твердую пену, что-то вроде пенопласта.

Аэрогель представляет собой древовидную сеть из объединенных в кластеры наночастиц размером 2-5 нм, жестко соединенных между собой. Этот каркас занимает малую часть объема от 0,13 до 15%, все остальное приходится на поры.

Аэрогели относятся к классу мезопористых материалов.

Распространены аэрогели различной природы: как неорганической – на основе аморфного диоксида кремния (SiO₂) , глинозёмов (Al₂O₃), графена (называется аэрографен), графита (называется аэрографит ), а также оксидов хрома и олова, так и органической – на основе полисахаридов, силикона, углерода . В зависимости от основы аэрогели проявляют различные свойства. Вместе с тем имеются общие свойства, характерные для всего класса данного материала.

Как теплоизолятор изготавливается в виде матов, рулонов.

Аэрогель теплоизоляция стен снаружи и изнутри

Аэрогель теплоизоляция — гибкая нанопористая теплоизоляция на основе кварцевого аэрогеля с низким коэффициентом теплопроводности, что позволяет добиться непревзойденных результатов по сокращению теплопотерь жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений при минимальной толщине теплоизоляции в диапазоне температуры от -200 до 560 °C. Плотность аэрогеля нашего аэрогеля теплоизоляции равна 200±20 кг/м3.

Наша теплоизоляция на основе аэрогеля легок, негорючий, отталкивает воду, не отсыревает, удобен в использовании и прост в монтаже(легко режется, и крепится). Материал поставляется в рулонах, идеально подходит для наружной и внутренней теплоизоляции стен. Такое утепление стен снаружи и изнутри экологично, не содержа опасных веществ и не выделяет пыли.

Свойства

На ощупь аэрогели напоминают легкую, но твёрдую пену, похожую на пенопласт. При сильной нагрузке аэрогель трескается, но в целом это весьма прочный материал — образец аэрогеля может выдержать нагрузку в 2000 раз больше собственного веса. Аэрогели, в особенности кварцевые, — хорошие теплоизоляторы. Они также очень гигроскопичны.

По внешнему виду кварцевые аэрогели полупрозрачны. За счёт рэлеевского рассеяния света на древовидных структурах они выглядят голубоватыми в отражённом свете и светло-жёлтыми в проходящем. Сходными оптическими свойствами обладают аэрогели на основе оксидов алюминия (Al₂O₃), циркония (ZrO₂) и титана (TiO₂). Аэрогели из других оксидов металлов могут иметь различный цвет и прозрачность; так, железооксидный аэрогель непрозрачен и имеет цвет, сходный с ржавчиной, ванадиевооксидный аэрогель непрозрачен, оливково-зелёного цвета; хромооксидный аэрогель и имеет тёмно-зелёный или тёмно-синий цвет, а аэрогели на основе оксидов редкоземельных металлов прозрачны (оксид самария жёлтый, оксид неодима фиолетовый, оксиды гольмия и эрбия — розовые) [2] . Углеродные аэрогели имеют глубокий чёрный цвет, поглощая 99,7 % падающего света.

Плюсы и минусы аэрогелевой изоляции

Среди достоинств утеплителя выделяют:
• незначительную теплопроводность;
• гидрофобность;
• универсальность;
• стабильность к деформациям.
Изделия возможно применять в разных конструкциях и в сочетании с любыми строительными материалами.

Несмотря на вышеперечисленные положительные стороны, аэрогель имеет один существенный недостаток. Изоляция не выдерживает открытой кислородной среды. Попадая в нее вещество мгновенно растворяется.

На сегодняшний день уже есть позитивные отзывы о теплоизоляции аэрогелем. Отечественный институт, занимающийся научными исследованиями, активно использует инновационное изделие листового типа для внутреннего и внешнего утепления оборудования. При этом температура агрегата достигает 310°С.