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SiO2气凝胶绝热材料传热模型及导热性能研究

2018-07-02胡静喻凡毛煜东刘婷于明志

山东建筑大学学报 2018年3期
关键词:复合材料

胡静,喻凡,毛煜东,刘婷,于明志,*

(1.山东建筑大学 热能工程学院,山东 济南250101;2.青岛科瑞新型环保材料集团有限公司,山东 青岛266000)

0 引言

超级绝热材料的概念最初由20世纪90年代的研究学者提出,其定义为低于“无对流空气”热导率的绝热材料[1]。超级绝热材料形式多样,其中真空绝热板的应用较为广泛,板材多采用微小多孔芯材外覆真空保护膜的形式,通过对芯材抽真空处理,使其导热系数比空气导热系数低一个数量级,从而达到“超级绝热”的效果[2]。真空绝热板最初主要用于冰箱、冷库、船舶冷藏等的保温[3],但随着超低能耗绿色建筑发展,建筑围护结构也对保温性能提出更为“严苛”的要求,因此将真空绝热板应用于建筑外墙保温便成为绿色建筑发展的需要。目前市场上建筑用真空绝热板的芯材主要是由SiO2气凝胶与纤维复合而成的纳米孔超级绝热材料,其独特的开放性纳米级多孔结构及三维立体网状结构,具有极低密度、高比表面积和高孔隙率的特性,加之真空处理,使得其表观热导率远低于空气的热导率。

对于纯气凝胶纳米孔材料,因其显著的绝热特性,国内外学者对其传热机理及等效热导率计算做了大量理论建模的研究。Zeng等提出的3种交叉立方阵列结构模型应用广泛,包含交叉方杆立方阵列、交叉圆杆立方阵列和由小球体构成的杆状立方阵列结构[4]。当前,大多数研究基于Zeng模型建立气凝胶的气固耦合导热模型,分析纳米孔和固体孔壁内纳米尺寸效应等对热导率的影响[5-8]。……

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