Ontdek hier alles wat u wilt weten over aerogels

Wat is een aerogel?

Aerogel is een driedimensionaal, continu poreus materiaal dat bestaat uit nanoporiën en een nano-scaffold. De unieke structuur geeft het ongeëvenaarde eigenschappen in vergelijking met conventionele materialen, met name de extreem lage thermische geleidbaarheid.

Aerogel poriegrootte (20-50 nm)

Aerogel-microstructuur

Thermische geleidbaarheid van verschillende isolatiematerialen

Principe van aerogelisolatie

Oneindig pad-effect:

De gaasachtige structuur van de aerogel verlengt het warmtegeleidingspad oneindig, waardoor warmtegeleiding bij het gas-vaste grensvlak moeilijker wordt.

“Nul-convectie”-effect:

De poriegrootte van aerogel (20–50 nm) is kleiner dan de gemiddelde vrije weglengte van lucht (70 nm), waardoor de lucht niet vrij naar binnen kan stromen.

Oneindig hittebarrière-effect:

De aerogelnetwerkstructuur creëert een “oneindig thermisch barrière-effect” en beschermt zo tegen thermische straling.

Aerogel composietmaterialen

Door nano-airgel te combineren met basismaterialen zoals glasvezel, keramische vezels, enz., worden de uitstekende prestaties van airgel naadloos geïntegreerd met flexibele substraten. Dit maximaliseert de lichtgewicht en isolerende eigenschappen van airgel, terwijl het tegelijkertijd flexibiliteit en taaiheid biedt. Het beschikt over aanvullende eigenschappen zoals een ultralange levensduur, superieure isolatieprestaties, hoge brandwerendheid en uitzonderlijke mechanische eigenschappen, en wordt breed toegepast in sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart, thermische energienetwerken, petrochemie, nieuwe energievoertuigen, spoorvervoer, consumentenelektronica, textiel en meer.

Toepassingsvoorbeeld

Voor de isolatie van industriële leidingen en apparatuur biedt aerogel voordelen als veiligheid, milieuvriendelijkheid, energiezuinigheid en een hoge effectiviteit vergeleken met conventionele isolatiewattenoplossingen.

Aan de hand van een specifieke industriële stoomleiding met een gemiddelde tot hoge temperatuur wordt deze boven het hoofd geïnstalleerd met een stoomtemperatuur van 465 °C, een druk van 5,3 MPa, een debiet van 60 ton/u en een diameter van DN250. De oorspronkelijke isolatie bestond uit 150 mm aluminiumsilicaat. De vergelijking van de isolatieprestaties met de aerogel-isolatiedeken is als volgt:

Vergeleken met het warmteverlies van 150 mm aluminiumsilicaat kan de energiebesparing bij gebruik van de aerogeloplossing meer dan 40% bedragen.

Bij de vergelijkingsberekening van de twee systemen worden de volgende jaarlijkse energiebesparingen en voordelen van het aerogelsysteem ten opzichte van het aluminosilicaatsysteem verkregen, berekend per kilometer buislengte:

*Berekend op basis van een constante werking van 8000 uur, met een warmteprijs van 70 RMB/GJ.

Dankzij hun lange levensduur en hoge efficiëntie kunnen aerogelmaterialen op langere termijn een hogere economische waarde voor klanten creëren. Berekend op basis van een effectieve levensduur van aluminosilicaat van 3 jaar en een effectieve levensduur van aerogeldekens van 15 jaar: Over een periode van 15 jaar vermindert het gebruik van aerogelisolatiedekens het aantal installaties met 4 in vergelijking met het gebruik van aluminosilicaatdekens. De totale investering in aerogelisolatiedekens is ongeveer 55% lager dan die in traditionele materialen, wat resulteert in een gemiddelde jaarlijkse besparing van 91.770 RMB aan materiaal- en constructiekosten. Het gebruik van aerogeldekens in plaats van aluminosilicaat levert een jaarlijkse winst op van 362.150 yuan, en de extra investering in het gebruik van aerogeldekens kan in 1,7 jaar worden terugverdiend. Gedurende de levensduur van aerogelmaterialen (in dit voorbeeld 15 jaar) kan het gebruik van aerogelisolatiematerialen in pijpleidingen ongeveer 4,81659 miljoen RMB (362.150 RMB*13,3 jaar ≈4,81659 miljoen RMB) aan extra economische voordelen voor gebruikers opleveren.

Door rekening te houden met de volledige levenscyclus van aerogelmaterialen, vermindert de aerogeloplossing het aantal onderhouds- en vervangingscycli ten opzichte van traditionele isolatieoplossingen, waardoor de operationele en onderhoudskosten van leidingisolatie dalen. Bovendien worden energiebesparingen gerealiseerd, wat resulteert in grotere economische voordelen voor klanten en aanzienlijk lagere bedrijfskosten.

Bovendien wordt corrosie onder isolatie (CUI) maximaal voorkomen dankzij de unieke hydrofobe en ademende eigenschappen van aerogelmaterialen.

Aerogel isolatiematten zijn het ideale isolatiemateriaal voor onder andere de isolatie van industriële pijpleidingen, tanks, brandbeveiliging en isolatie in de automobielsector, maar ook voor gebouwisolatie.

Gelabeld Aerogel