Страница не найдена — Строим из кирпичей
Производство кипичей
Сегодня существуют две основные технологии изготовления кирпича. Первая основывается на обжиге глины, а вторая
Пеноблоки
Возвести стену из пеноблоков достаточно просто, хотя и существует ряд специфических особенностей. Начиная кладкупеноблоков своими руками, необходимо
Пеноблоки
Пеноблок – достаточно распространенный строительный материал.
Для того чтобы использовать его на практике желательно знать
Разное
Большое количество современных людей хочет жить именно в частных домах, а не в городских
Кладка кирпича
Шлакоблок отличный строительный материал, который используются при кладке как домов, так и гаражей. Рассмотрим
Разное
На сегодняшний день любителей создавать декор собственных домов самостоятельно, интересуют уникальные работы, а не
Вся правда о теплопроводности газосиликата | ДокаVКирпиче
Сравнение по теплопроводности нескольких строительных материаловСравнение по теплопроводности нескольких строительных материалов
Рост популярности газобетона в нашей стране был очень бурным.
В период после кризиса 2009 года по самый пиковый по темпам роста экономики 2014 год в нашей стране объемы производства данного материала увеличились с 5 млн. куб. м. до 13 млн. куб. м. Этому способствовал рост популярности частного домостроения и монолитно-каркасных многоэтажек. Все пытались сэкономить за счет относительно новых и дешёвых материалов с отличными показателями теплопроводности. Но так ли все просто как кажется? Не слишком ли все радужно. Почему, имея передовые технологии и огромный опыт в выпуске газобетона, европейские страны относят ячеистые бетоны к разряду эконом класса и все меньше и реже используют их в строительстве.
Примерный график роста предложения на рынке газобетона в России
В предыдущей статье я подробно развенчал миф о высокой морозостойкости автоклавного газобетона. В этой статье хотелось бы раскрыть правду о теплопроводности данного строительного материала.
Показатели теплопроводности газосиликата получают расчетным путем.
Причина тому то, что получить показатель теплопроводности, который указывается в паспорте, в реальности очень сложно. Соглашусь, что теплопроводность 0,09 Вт/(м. гр. Ц.) весьма впечатляет и сложно привести пример с лучшим значением и способностью выполнять роль несущих стен. Но данный показатель характерный для газобетонных блоков плотностью D400 возможен только при влажности блока 0%, то есть в сухом состоянии.
Скриншот характеристик блока с сайта одного из производителей Поволжья
В реальной жизни газосиликатные блоки с таким содержанием влаги не встречаются. Даже в полностью сухом помещении газобетон будет иметь влажность минимум 3-4%, так как в воздухе в отапливаемом помещении зимой влажность все равно не менее 25%. Блоки из газосиликата довольно гигроскопичны, то есть имеют способность забирать влагу из воздуха, поэтому если воздух имеет хотя бы минимальную влажность, то газобетон часть её будет впитывать в себя.
Как итог при минимально возможной влажности в 4% получаем теплопроводность блока D400 0,12 Вт/(м. гр. Ц.). Согласитесь, что увеличение показателя на 33% это весьма значительная корректировка, способная коренным образом повлиять на расчеты по объёму и количеству материала.
Просчитать необходимое количество стройматериалов без знания всех нюансов бывает непростоПросчитать необходимое количество стройматериалов без знания всех нюансов бывает непросто
Но дальше, как говориться, больше! Газобетонный блок в наружной стене взаимодействует как с воздухом внутри помещения, так и с внешней средой. Как известно влажность атмосферного воздуха несравнимо выше, чем воздуха в отапливаемом помещении. Как результат, равновесная влажность газосиликатного блока в наружной стене будет выше 4% и примерно равна 8%.
Таким образом, коэффициент теплопроводности при стандартной эксплуатации увеличивается до 0,15 Вт/(м. гр. Ц.). Плюс ко всему не стоит забывать об отпускной влажности автоклавного газобетона. Как известно содержание воды в блоках, отгружаемых с заводов-производителей в среднем 25% и достижение эксплуатационной влажности может занимать от одного до двух сезонов в зависимости от отделочных материалов и климата. То есть построив дом летом 2020 года в средней полосе России и облицевав, например, керамическим кирпичом, рассчитывать на теплопроводность блоков D400 хотя бы в 0,15 Вт/(м.гр.Ц.) вы сможете не раньше осени 2022 года.
Вот такие вот не хитрые подсчеты. Использовать ли в своем доме газобетон или какой-либо другой материал решать только Вам. Моя задача рассказать о нюансах, о которых вы не узнаете от менеджера по продажам или строителя, так как материал для них очень удобен и выгоден.
Жду ваших комментариев о вашем опыте строительства из газосиликата.
Производители занижают показатели теплопроводности своих материалов на 20-25%
В рамках акции «Проверь свой утеплитель» в ассоциацию РОСИЗОЛ поступил запрос о проверке газосиликатного блока на характеристики теплопроводности- одной из важных характеристик теплоизоляционных материалов.
Акция «Проверь свой утеплитель» действует уже более трех лет и позволяет проверить любой теплоизоляционный материал в независимой аккредитованной лаборатории по двум характеристикам: теплопроводность и пожаробезопасность. Уже осуществлено более 10 проверок различных материалов, характеристики которых оказались несоответствующими заявленным производителями.
В среднем, исходя из результатов проведенных испытаний в рамках акции, недобросовестные производители занижают показатели теплопроводности своих материалов на 20-25%. Данный факт негативно сказывается на качестве проектирования строительного объекта и его дальнейшей эксплуатации — заведомо некорректные расчеты толщины теплоизоляционного слоя для выполнения нормируемых показателей приводят к дополнительным издержкам и снижению комфорта проживания.
Газосиликатные блоки представляют собой искусственный камень с равномерно распределенными по объему сферическими порами. Данные материалы предназначены для кладки наружных, внутренних стен и перегородок зданий, а также их применяют в составе сборно-монолитных перекрытий.
Однако, результаты испытанийгазосиликатных блоков на теплопроводность, которые были проведены в аккредитованной лаборатории научно-исследовательского центра «Строительные технологии и материалы» показали на 25% выше заявленных данных(0,117 Вт/м°C). Протокол испытаний: https://yadi.sk/i/PaLQbWJvN0D77A.
Стоит отметить, что несоответствие расчетных и фактических теплотехнических характеристик строительных материалов, используемых для возведения наружных ограждающих конструкций, может приводить к дополнительным потерям тепловой энергии и ее последующему перерасходу при эксплуатации зданий.
Газосиликатные блоки Wehrhahn — информация на сайте Кирпич.ру
Газосиликатные блоки Wehrhahn — продукт, изготовленный по немецким технологиям в России, на комбинате строительных материалов в г.
Старый Оскол Белгородской области. Использование производственной линии Wehrhahn с высочайшим качеством резки позволяет заводу выпускать газосиликатные блоки 1 категории точности — с отклонением от указанных размеров не более, чем на 1,5 мм. Производство газосиликата на заводе развивается с 1969 г., в настоящее время производство в Старом Осколе является одним из крупнейших в РФ с объемами выпуска около 1 млн. м³ ячеистого бетона в год.
Газоблоки Wehrhahn подходят для возведения коммерческих и жилых зданий высотой до 3 этажей.
Характеристики данного строительного материала соответствуют требованиям ГОСТ:
-
Морозостойкость до 35 циклов.
-
Теплопроводность 0,9–0,14 Вт/м °С
-
Средняя плотность D400, D600 и D500.
-
Усадка до 0,5 мм/м
-
Прочность на сжатие В1,5–В3,5.
Блоки Wehrhahn производятся в промышленных условиях с применением высокотемпературной обработки в автоклавной печи. Известь, песок, алюминиевый порошок и цемент при смешивании с водой образуют пузырьки газа по всему объему смеси. Так получается ячеистый материал, который после загустения разрезают и помещают в печь. Под давлением и высокой температурой получается газобетон — строительный материал, который легче и прочнее любого пенобетонного блока.
Старооскольский комбинат выпускает блоки разной толщины для возведения наружных, внутренних стен и перегородок: 600×300×100 весом 11 кг (для перегородок), 600×200×300 весом 22 кг и 600×300×400 весом 44 кг (для стен).
Преимущества газосиликата Wehrhahn:
-
Высокая прочность. Блоки Wehrhahn марки D600 заметно прочнее большинства пеноблоков других производителей. Равномерная пористость делает их более прочными.
Это снижает процент боя материала и увеличивает надежность построенных из него зданий, дает возможность жильцам вешать тяжелые кухонные шкафы, под весом которых стены не будут разрушаться.
-
Теплоизоляция. Наилучшими параметрами в этом вопросе обладают блоки D400, с увеличением прочности теплопроводность увеличивается. Блоки марки D400 предназначены для теплоизоляции зданий, изделия более высокой марки можно использовать для строительства несущих конструкций в малоэтажных домах.
-
Небольшой вес. Использование газосиликатных блоков снижает нагрузку на фундамент, позволяя возводить под здания из газосиликата более легкие и простые фундаменты.
-
Паропроницаемость. В домах из газосиликатных блоков (при условии использования паропроницаемой фасадной отделки) не образуется плесень и сырость, потому что ячеистая структура дает материалу «дышать».
-
Умеренная стоимость. Продукция КСМ стоит дешевле зарубежных газоблоков, произведенных на том же немецком оборудовании и имеющих те же характеристики. Использование газоблоков снижает расходы на фундамент, транспортировку и ускоряет процесс строительства (по сравнению с использованием кирпича).
Как отличить продукцию марки Wehrhahn от подделки?
Интернет-магазин «Кирпич.ру» реализует газосиликатные блоки в фирменной упаковке производителя (термоусадочной пленке из полиэтилена), которая защищает материал от повреждений при транспортировке. У нас есть сертификаты качества и документы на газоблоки, подтверждающие их происхождение и гарантию изготовителя. Для уточнения цены и оформления заказа обращайтесь к нашим консультантам.
Характеристики газосиликатных блоков
Создан: 28 Jun 2018 Просмотры: 664 Комментарии: 0 Оценки: 0 0
Ниже приведено подробное описание, свойства и характеристики газосиликатных блоков.
Теплопроводность это одна из главных технических характеристик газосиликатных блоков. Благодаря своей пористой структуре газосиликат является очень хорошим конструктивно-изоляционным материалом. Коэффициент теплопроводности газосиликатных блоков составляет 0,12 Вт/м0С в сухом состоянии. За счёт заключённого в порах воздуха достигается очень хороший теплоизоляционный эффект. Расходы на отопление при строительстве из блоков из ячеистого бетона снижаются на ~30%.
Теплоаккумуляционные свойства. Пористый газосиликатный бетон способен аккумулировать тепло исходящее от отопления и солнечных лучей, благодаря чему в летнее время в помещении сохраняется прохлада, а в зимнее уменьшается расход топлива на обогрев. Само по себе использование газосиликата уже помогает значительно экономить на отоплении, ведь толщина стандартных блоков 375 мм эквивалентна по теплопроводности кирпичной кладке толщиной 750 мм, т.е. в два раза больше.
Плотность и прочность газосиликатных блоков. Газосиликатный блок размером 300х250х650 мм эквивалентен по своему объёму 22 кирпичам и при марке плотности D500, его вес составляет 30 кг, что противостоит 100 кг которые весят кирпичи того же объёма.
При плотности 500 кг/м3, газосиликат имеет прочность на сжатие около 30-40 кг/см3, что является достаточно высоким показателем. Использование технологии автоклавного твердения при изготовлении позволяет достичь класса B2,5. Таким образом, лёгкий вес газосиликатного блока и его плотность позволяют уменьшить трудоёмкость, монтажные и транспортные расходы при строительстве, а также снизить нагрузку на фундамент и использовать блоки не только для построения перегородок и внутренних стен, но и для заполнения несущих стен каркасных многоэтажных зданий и возведения несущих стен.
Морозостойкость газосиликата обуславливается наличием резервных пор, в которые вымещается вода или и лёд в случае замерзания и предотвращает тем самым разрушения материала. Морозостойкость газосиликата позволяет прохождение не менее чем 25 циклов, при условии соблюдения правильной технологии строительства.
Огнестойкость газосиликатных блоков обуславливает, как и предотвращение опасности возгорания то, что газосиликат полностью состоит из природного минерального и негорючего сырья.
Газосиликат выдерживает одностороннее воздействие огня от 3 до 7 часов и помогает защитить металлические конструкции.
Простота в работе. Очень важным преимуществом газосиликата является то, что его можно легко обработать и распилить даже обычной пилой. Материал очень податливый и легко поддаётся штраблению и сверлению, легко гроздится, можно без труда прорезать арки, создавать разные архитектурные формы, закладывать каналы под трубопроводы и трубопроводку, розетки.
Конструкционность. Благодаря хорошим геометрическим характеристикам и точностью размеров, блоки из газосиликата можно класть с использованием клеевого раствора, который в свою очередь обеспечивает хорошую плотность сцепления и позволяет избежать появления мостов холода.
Экологичность. Благодаря тому, что в состав газосиликатных блоков входят только натуральные ингредиенты, такие как цемент, известь, песок и алюминиевая паста, этот материал не выделяет вредных и токсичных веществ и имеет очень низкий и полностью безопасный радиационный фон.
В отличие от дерева, которое, конечно, более экологично, этот материал не гниёт и не стареет.
ПЕРЛИТ/СИЛИКАТНЫЕ КОМПОЗИТЫ ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ И ГОРЯЧИХ ФОРМ — РУКОВОДСТВО ПО ПРОДУКЦИИ SCHUNDLER
ЧТО ТАКОЕ ПЕРЛИТ
Перлит — это не торговое название, а общий термин для природной кремнистой вулканической породы. Отличительной чертой, которая отличает перлит от других вулканических стекол, является то, что при нагревании до подходящей точки в диапазоне его размягчения он расширяется в четыре-двадцать раз по сравнению с первоначальным объемом.
Это расширение связано с присутствием от двух до шести процентов связанной воды в сырой перлитовой породе.При быстром нагревании до температуры выше 1600 F (8700 C) необработанная порода лопается подобно попкорну, поскольку объединенная вода испаряется и создает бесчисленные крошечные пузырьки в размягченных теплом стекловидных частицах. Именно эти крошечные пузырьки, запечатанные стеклом, объясняют превосходные изоляционные свойства и легкий вес вспученного перлита.
Вспученный перлит может быть изготовлен весом от 2 фунтов/фут 3 (32 кг/м 3 ) до 15 фунтов/фут 3 (240 кг/м 3 ), что делает его особенно подходящим для использования в изоляции Приложения.Перлит используется в производстве легкого перлитобетона, изоляционных плит, изоляционных штукатурок, криогенной изоляции, изоляции каменных стен и в качестве изоляции пола.
КОМПОЗИТЫ ПЕРЛИТА/СИЛИКАТА
Гранулы вспученного перлитамогут быть соединены в жесткие формы для очень широкого спектра применений. Наиболее подходящим связующим для многих целей является жидкий силикат натрия, аналогичный традиционному «жидкому стеклу». Жидкие силикаты натрия представляют собой растворы водорастворимых стекол, изготовленных из различных пропорций Na 2 C0 3 и SiO 2 , обеспечивающих широкий диапазон химических и физических свойств.
Силикаты натрияшироко используются в качестве высокотемпературных клеев и связующих веществ благодаря следующим свойствам:
- Низкая стоимость
- Неорганический
- Простота в обращении
- Набор для быстрого управления
- Высокопрочный
- Нерастворимость (при проветривании)
- Химическая стабильность
Перлит на силикатной связке образует изоляционный материал, который является полностью негорючим, огнеупорный характер связи является
основное преимущество.
Силикат калия иногда предпочтительнее для применений, где основными целями являются теплоизоляция и огнестойкость. Этот материал имеет немного более высокую температуру размягчения, чем его натриевый аналог.
Силикат натрия широко используется в качестве связующего для формовочных смесей в литейных цехах. Технология производства композиционного материала перлит/силикат натрия во многом основана на этом опыте литейной промышленности.
| ТИПИЧНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ ПЕРЛИТ/СИЛИКАТ НАТРИЯ |
|
| Теплопроводность (ASTM C-177, C-325) …. при средней темп. 250 0 F (120 0 C) | 0,40 БТЕ . дюймов/ч . футов 2 . F 0 (0,058 Вт/м . К) |
| Теплопроводность (ASTM C-177, C-325) …. при средней темп.  450 0 F (230 0 C) | 0,56 БТЕ . дюймов/ч . футов 2 . F 0 (0,081 Вт/м . К) |
| Теплопроводность (ASTM C-177, C-325) …. при средней темп. 660 0 F (350 0 C) | 0,65 БТЕ . дюймов/ч . футов 2 . F 0 (0,094 Вт/м . К) |
| Термический предел (ASTM C-447) | 1200 0 F (650 0 C) |
| Плотность (ASTM C-447) | 11–16 фунтов/фут 3 (180–260 кг/м 3 ) |
| Модуль упругости (ASTM C-203, C-446) …..минимум | 50-60 фунтов/дюйм 2 (0,34-0,41 Н/мм 2 |
| Прочность на сжатие (ASTM C-165) …..минимум | 75-88 фунтов/дюйм 2 (0,52-0,61 Н/мм 2 |
| Линейная усадка (ASTM C-356) | 90 10 10 10 менее 2 % при|
| Водопоглотитель | менее 10 % по объему через 24 часа |
ПЕРЛИТ/СИЛИКАТ НАТРИЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Можно использовать широкий спектр составов перлита, раствора силиката натрия и загустителя вместе с добавками для контроля затвердевания смеси.
Общие рекомендации даны в качестве отправной точки.
РАСТВОРИМЫЙ СИЛИКАТ МАРКИ
Выбор марки раствора силиката натрия зависит от области применения и используемого процесса отверждения. Как правило, более высокое отношение силиката к щелочи обеспечивает более быстрое схватывание, в то время как более низкое соотношение и более высокое содержание твердых веществ обеспечивают большую прочность готового продукта.
НАСТРОЙКИ
- Газ — Углекислый газ (обычно выдуваемый через форму)
- Жидкости — Глицерин диацетат плюс любой
- Глицерин триацетат или
- Диацетат этиленгликоля
- Твердые вещества
- Твердые вещества Силикаты кальция – e.грамм. Портландцемент
- Сульфат кальция – напр. гипс
- Силициды-г.г. Ферросилиций или силицид кальция
- Кремнефториды или фторосиликаты
- Шлифованный металлургический сляб
- Соли тяжелых металлов, т.
е. карбонаты или фосфаты
Китай Огнеупорный абразивный литьевой производитель, Огнеупорный материал, Поставщик огнеупорного кирпича
ZIBO YAOHUA TENAI SCIENCE TECHNOLOGY Co., Ltd, является синтетической компанией, которая объединяет научные исследования, проектирование, производство и продажу печи
и огнеупорных материалов. Компания, расположенная в Индустриальном парке, Zouping
District, занимает площадь 19300 квадратных метров с площадью здания 5000 квадратных
метров. Его инвестиции в основные фонды составляют 4 миллиона долларов, и он владеет 200
…
, которая объединяет научные исследования, проектирование, производство и продажу печи
и огнеупорных материалов. Компания, расположенная в Индустриальном парке, Zouping
District, занимает площадь 19300 квадратных метров с площадью здания 5000 квадратных
метров.
Его инвестиции в основной капитал составляют 4 миллиона долларов, и он владеет 200
рабочими, среди которых пять профессоров инженерных наук, восемь старших
инженеров, 30 рабочих со средним профессиональным званием и 80 техников.
Годовой объем производства огнеупорных материалов составляет 6000 тонн. Компания специализируется на металлургии
, электроэнергетике и коксовании, а основные продукты включают антиабразивные и
огнеупорные изоляционные литьевые изделия для котлов электростанций и различные неформованные литьевые изделия
для пудинга и печи сирокко. Компания имеет специализированную строительную бригаду и
Осуществляет комплексное строительство различных подвальных печей и бизнес
Капитальный ремонт, техническое обслуживание в середине периода и ремонт.
Компания с надежным интеллектуальным отделом управления была сертифицирована по системе управления качеством
ISO9001: 2008 и создала аспирантуру
Огнеупорный материал, отвечающий за разработку нового продукта и внутренний
Контроль продукта.
качественный. Строгая производственная техника, совершенные методы испытаний и надежное послепродажное обслуживание
завоевывают расположение и доверие клиентов.
Компания имеет сильное культурное наследие, всегда придерживается руководства
Концепция «Друзья — это богатство, а честность — золото», всегда придерживается качества
Политика «технологических инноваций для продвижения вперед в бизнесе, честное обслуживание
Стремиться к удовлетворению потребностей клиентов, повышать квалификацию для создания бренда предприятия: Всегда
Придерживаться принципа «стремление к эффективности обслуживания для удовлетворения спроса клиентов»: Всегда
Придерживаться стратегии развития «приглашать, нанимать и предлагать полный спектр услуг». охват
талантов; подчеркните, развивайте и используйте науку и технологии, чтобы омолодить фабрику».
Мы искренне надеемся на плодотворное сотрудничество с друзьями со всего мира
для взаимного развития.
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее распространенные причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
- Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.
покрытий | Бесплатный полнотекстовый | Целлюлозные аэрогели для теплоизоляции зданий: тенденции и проблемы
1. Введение
На отопление/охлаждение внутренних помещений приходится более 30% всей энергии, потребляемой в зданиях, и около 10% мирового потребления энергии [1].Тепловые характеристики ограждающих конструкций являются основным фактором, определяющим количество энергии, необходимой для обеспечения комфорта окружающей среды. Оболочка здания состоит из различных элементов, таких как стены и крыша, которые разделяют внутреннее и внешнее пространство.
В связи с этим в нескольких исследованиях сделан вывод об улучшении энергопотребления за счет включения теплоизоляционных материалов в стены и крыши в качестве пассивной стратегии. Например, благодаря реализации вышеупомянутой стратегии было достигнуто снижение годовой энергии на охлаждение и пиковой нагрузки на охлаждение до 20% и 30% для здания, расположенного в тропическом регионе [2].Теплоизоляционный материал можно определить как материал, который замедляет поток тепла в здание или из него. При его выборе теплопроводность является основным свойством, на которое следует обращать внимание. В Таблице 1 для справки приведены типичные коэффициенты теплопроводности некоторых коммерческих строительных изоляционных материалов. Эти коммерческие материалы либо получены из нефтехимических источников, либо требуют энергоемких производственных процессов, что ставит вопросы об их роли в будущей устойчивой экономике, тем самым стимулируя разработку семейства возобновляемых изоляционных материалов и соответствующих процессов с низким энергопотреблением [3].
.Целлюлоза — самый распространенный биополимер на земле, известный своей возобновляемостью, биосовместимостью и биоразлагаемостью. Целлюлоза представляет собой линейный полисахарид (β(1−4) связанные звенья d-глюкозы), обычно встречающийся в качестве структурного компонента клеточных стенок растений и водорослей или в виде секреции биопленки некоторых видов бактерий. Вторичные взаимодействия (ван-дер-ваальсовые и водородные связи) между полимерными цепями способствуют параллельной укладке и последующему формированию фибрилл диаметром около 5–50 нм, содержащих кристаллические и аморфные области [5].Эти волокна имеют плотность около 1,5 г·см -3 , средний модуль Юнга 125 ГПа, среднюю прочность на разрыв 2,5 ГПа и площадь поверхности около 800 м 2 · г -1 . Таким образом, нанофибриллы целлюлозы подходят для формирования аэрогелей на биологической основе для теплоизоляции [6]. По данным Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC), аэрогель относится к гелю, состоящему из микропористого твердого является газом [7].
Аэрогель состоит из твердого вещества, похожего на дым, и высокопористого твердого вещества (обычно пористость >90%).Насыпная плотность аэрогелей обычно находится в пределах 0,003-0,200 г·см -3 , а площадь поверхности — в пределах 800-1000 м 2 ·г -1 [8]. Следует различать пены и аэрогели. Согласно Сакаи и соавт. [9], пены, как правило, имеют микромасштабные поры с твердой фазой, похожей на стенку, тогда как аэрогели имеют наноразмерные поры, образованные сетчатым скелетом взаимосвязанных наночастиц (см. Рисунок 1). Целлюлозные аэрогели производятся в основном с помощью многостадийного золя гелеобразный процесс, включающий растворение целлюлозы в нанофибриллы, замену растворителя и удаление растворителя с помощью сверхкритической сушки (SD) или лиофилизации (FD) [10,11,12].Основной технической задачей, связанной с этим подходом, является сохранение распределения дисперсных твердых частиц при удалении растворителя для получения пористого материала. Во время сверхкритической сушки растворитель заменяется жидкостью в сверхкритических условиях (обычно используется CO 2 ), чтобы предотвратить образование границы раздела жидкость/пар и, следовательно, капиллярные напряжения, вызванные давлением во время удаления, которые могут привести к разрушение пористой структуры.
Сушка вымораживанием включает быстрое затвердевание дисперсии, как правило, путем погружения в жидкий азот.Затвердевший растворитель (чаще всего используется вода) затем удаляют сублимацией, чтобы предотвратить образование границы раздела жидкость/пар (см. рис. 2). Теплопроводность пористого материала, такого как аэрогель, можно разделить на три составляющие: проводимость твердой сетки, проводимости газовой фазы и излучения через поры или внутри них [13]. Вклад твердой сетки уменьшается по мере увеличения пористости, поскольку большое количество пор ограничивает распространение фононов в основной цепи аэрогеля [14].Вклад газовой фазы обусловлен упругими столкновениями молекул газа. Теплопроводность газовой фазы зависит от длины свободного пробега молекул газа, заключенных в порах, и размера пор. В принципе, для эффективной конструкции аэрогеля его теплопроводность должна быть ниже теплопроводности «свободного» атмосферного воздуха (0,025 Вт·м –1 ·К –1 при 300 К и 1 атм [15].
]). Указанное достигается наличием пор с размерами меньше длины свободного пробега молекул воздуха (70 нм при 300 К и 1 атм), что препятствует термодиффузии газа (часто называют эффектом Кнудсена [16]).Отношение длины свободного пробега молекул газа к диаметру поры известно как число Кнудсена. Нанометрический размер пор подавляет газоконвективный перенос тепла и излучение. 2. Тепловые характеристики целлюлозных аэрогелей
Нанофибриллы целлюлозы, структурный элемент целлюлозных аэрогелей, демонстрируют естественную изменчивость в зависимости от исходного сырья и процесса экстракции. Чен и др. [17] измерили термические свойства аэрогелей целлюлозы, образованных из фибрилл, экстрагированных четырьмя методами выделения: высокоинтенсивное ультразвуковое воздействие, гидролиз соляной кислотой, (2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-ил)оксиданил (TEMPO)- опосредованное окисление и гидролиз серной кислоты.Самая высокая температура термического разложения (342 °C) была зарегистрирована в случае выделения, опосредованного гидролизом соляной кислоты.
Самая низкая температура термической деградации (120°С) соответствовала случаю сернокислотного гидролиза, связанного с наличием сульфатных групп на поверхности фибрилл. Теплопроводность всех аэрогелей ниже 0,016 Вт·м -1 ·K -1 вследствие их низкой плотности (0,005 г·см -3 ) и высокой пористости.Поверхностные свойства нанофибрилл целлюлозы также влияют на процесс формирования аэрогеля и конечные свойства. Например, стабильное гелеобразование с нанофибриллами сульфатированной целлюлозы, как правило, сложнее, чем с нанофибриллами карбоксилированной целлюлозы [18]. Поэтому, стремясь имитировать оптическую прозрачность и линейную эластичность аэрогелей кремнезема, Kobayashi et al. [19] получили аэрогели из поверхностно-карбоксилированных нанофибрилл целлюлозы, диспергированных в воде в порядке нематических жидких кристаллов. Самая низкая зарегистрированная теплопроводность равнялась 0.018 Вт·м −1 ·K −1 для случая аэрогеля с плотностью 0,017 г·см −3 и размером пор примерно 30 нм.
Ключом к получению таких свойств было сохранение жидкокристаллических структур во время образования аэрогелей. Что касается роли морфологии в тепловых характеристиках аэрогелей, Sakai et al. [9] сравнили целлюлозные пены и аэрогели с объемной долей твердого вещества от 0,3% до 2,7%, изготовленные из нановолокон кристаллической целлюлозы.В случае пены теплопроводность уменьшалась по мере увеличения объемной доли твердого вещества. В принципе, проводимость воздуха внутри микропоры обусловлена конвекцией и, таким образом, имеет такую же проводимость, как и атмосферный воздух. Однако теплообмен между воздухом и твердой фазой играет важную роль в общей проводимости из-за не взаимосвязанного расположения пористой структуры. Следовательно, тенденция между теплопроводностью и объемной долей твердого вещества объясняется увеличением вклада межфазного теплообмена по мере уменьшения размера пор с увеличением объемной доли твердого вещества.В случае аэрогелей теплопроводность увеличивалась по мере увеличения объемной доли твердого вещества.
В этом случае теплообмен между газовой и твердой фазами пренебрежимо мал из-за наличия открытых пор. Хименес-Сэлисес и др. [20] также оценили термические свойства целлюлозных аэрогелей в зависимости от различной организации пор. Аэрогели были сформированы из суспензий нанофибрилл целлюлозы путем сушки вымораживанием с использованием двух разных форм, подвергнутых воздействию различных температурных градиентов. Были оценены два случая: один аэрогель с ориентированными пористыми каналами и аэрогель без выравнивания пор.При фиксированной плотности аэрогели без выравнивания пор обладали более эффективными теплоизоляционными свойствами, чем аэрогели, приготовленные с ориентированным распределением пор, и достигли минимальной теплопроводности 0,024 Вт·м -1 ·K -1 . Хотя в первом случае поры микроскопические; снижение теплопроводности было связано с уменьшением теплопередачи излучением из-за отсутствия соединительных каналов между порами. Этот эффект дополнительно проявляется в различии теплопроводности в поперечном (0.
030 Вт·м -1 · K -1 ) и аксиальные направления (0,060 Вт·м -1 · K -1 ) иерархически выровненных пеноматериалов из нанофибрилл целлюлозы [21]. Bendahou et al. [22] получили аэрогели пенообразной морфологии; поры со стенкообразной твердой фазой. Команда использовала наноцеолиты и фибриллы целлюлозы для формирования составных аэрогелей, ожидая синергии между компонентами. Теплопроводность уменьшилась с 0,028 Вт·м -1 ·К -1 до 0,018 Вт·м -1 ·К -1 по мере увеличения массовой доли наночастиц.Тенденция теплопроводности была связана с сосуществованием пор наноцеолита и межфибриллярных пор целлюлозы. Пористые цеолиты внедрялись в мезопористую нанофибриллированную структуру, что уменьшало движение молекул газа при увеличении массовой доли первого. Стоит отметить, что теплопроводность аналогична ранее рассмотренным полностью целлюлозным аэрогелям. Такое поведение можно объяснить тем фактом, что наблюдение под микроскопом показало, что наноцеолиты осаждались на пленках нанофибрилл целлюлозы и что теплопроводность была относительно высокой из-за твердой проводимости между пленками нанофибрилл.
Сентье и др. [23] сформировали аэрогели на основе комбинаций целлюлозного волокна и целлюлозных нанофибрилл с целью настройки термических и механических свойств за счет изменения соотношения сторон и массовой пропорции. Структуру аэрогелей можно описать как пленки нанофибрилл, нанесенные на волокна целлюлозы. Наименьшая сообщаемая теплопроводность составила 0,023 Вт·м -1 ·K -1 . Характеристики изоляции описывались как взаимодействие между мезо- и нанопорами. Нанопоры более эффективно удерживали воздух за счет эффекта Кнудсена.Хименес-Сэлисес и др. [24] утверждали, что причиной ограниченного количества сообщений об аэрогелях, полученных лиофильной сушкой, с коэффициентами теплопроводности ниже 0,020 Вт·м -1 · К -1 , было наличие макропор в аэрогелях, приготовленных таким способом. . Команда протестировала метод лиофильной сушки распылением, чтобы решить вышеупомянутую проблему. Аэрогели имеют пористую взаимосвязанную морфологию с размером пор от нескольких десятых долей нанометра до нескольких микрон.
Самая низкая зарегистрированная теплопроводность равнялась 0.018 Вт·м −1 ·K −1 .Coquard & Baillis [25] разработали численную модель для оценки фононной теплопроводности аэрогелей на основе целлюлозы с целью более глубокого понимания их теплового поведения. В модели использовалось представление ячейки Кельвина пористой структуры, размер которой варьировался от 57 до 500 нм. При фиксированной плотности аэрогели с мелкими ячейками уменьшали перенос фононов и, следовательно, поток тепла за счет взаимодействия фононов с границей твердой фазы.За пределами 100 нм преобладали события фонон-фононного рассеяния, и тогда были применимы макроскопические законы теплопроводности. Хименес-Сэлисес и др. [26] также приготовили аэрогели из лиофилизированных стабилизированных целлюлозой эмульсий Пикеринга в виде гелей (см. рис. 3). Утверждалось, что устойчивость этих эмульсий к усадке при сублимации обусловливает формирование альвеолярной морфологии и закрытой пористости в стенках таких альвеолярных клеток.
Аэрогели показали низкую теплопроводность (0.018 Вт·м −1 ·K −1 ) в «сверхизоляционном» диапазоне. 4. Аэрогели целлюлозы/кремнезема для теплоизоляции
Аэрогели кремнезема получили признание благодаря своей низкой теплопроводности (–0,012 Вт·м –1 ·K –1 ) и низкой воспламеняемости [54]. Затраты на производство и хрупкое механическое поведение сдерживают их применение для теплоизоляции. Чтобы преодолеть это, сообщалось о нескольких стратегиях с использованием нанофибрилл целлюлозы в качестве сшивающих агентов или в качестве каркаса / шаблона для формирования аэрогеля.Однако улучшение механических свойств обычно происходит за счет увеличения теплопроводности полученного композита за счет уплотнения аэрогеля за счет добавления армирующей фазы. Например, Сай и др. [55] использовали лиофилизированный волокнистый мат из бактериальной целлюлозы, пропитанный золем на основе кремнезема, для получения композита, достигающего теплопроводности 0,037 Вт·м -1 ·К -1 по сравнению с 0,030 Вт·м -1 ·K −1 только для целлюлозного аэрогеля.
Чжао и др. [56] сформировали взаимопроникающую сеть мезопористого кремнезема внутри шаблона нанофибрилл силилированной целлюлозы. Система целлюлоза/диоксид кремния сообщила об увеличении (по сравнению с контрольным аэрогелем диоксида кремния) модуля Юнга и предельного напряжения при сжатии на 55% и 126% соответственно при сохранении теплопроводности 0,017 Вт·м −1 ·K −1 .Wong et al. [57] приготовили аэрогель целлюлоза/кремнезем путем диспергирования нанофибрилл целлюлозы на золях поли(этоксидисилоксана) до гелеобразования.Никаких существенных улучшений модуля упругости, прочности на сжатие или деформации разрушения не было выявлено или отделено от эффектов увеличения плотности. Однако прочность на растяжение аэрогеля целлюлоза/диоксид кремния была на 25-40% выше, чем у аэрогеля на основе диоксида кремния сопоставимой плотности. Теплопроводность системы целлюлоза / диоксид кремния увеличилась на -11% по сравнению с аэрогелем кремнезема. Аэрогели кремнезема образуются посредством двухстадийного золь-гелевого пути, катализируемого кислотой и основанием, из предшественников тетраалкоксисилана.
Таким образом, Фу и соавт. [58] оценили влияние концентрации нанофибрилл целлюлозы, концентрации тетраэтилортосиликата, рН процесса конденсации и времени погружения на физико-механические свойства аэрогелей целлюлоза/кремнезем. Аэрогели готовили путем пропитки целлюлозного аэрогеля раствором кремнезема с последующим гидролизом и конденсацией при различных значениях рН [59]. Оптимальные параметры процесса были определены с помощью методологии поверхности отклика, основанной на схеме эксперимента Бокса-Бенкена.Модуль Юнга при сжатии и предел прочности были в 13–36 раз выше и в 8–30 раз выше, соответственно, по сравнению с силикагелем. Demilecamps et al. [60] стремились уменьшить теплопроводность аэрогелей целлюлозы/кремнезема, «заполнив» их поры кремнеземом и используя целлюлозу в качестве основы. Теплопроводность уменьшилась с 0,033 Вт·м -1 ·K -1 для полностью целлюлозного аэрогеля до 0,027 Вт·м -1 ·K -1 для системы целлюлоза/диоксид кремния.
Теплопроводность оставалась выше «суперизолирующего» диапазона, возможно, из-за увеличения скелетной теплопроводности композита с увеличением нагрузки на кремнезем. Laskowski et al. [61] подошли к стратегии получения композитов целлюлоза/кремнезем в аэрогеле, в которых частицы кремнезема добавлялись во время образования целлюлозного аэрогеля, не нарушая процесс конформации геля. Теплопроводность находилась в пределах от 0,040 до 0,052 Вт·м -1 ·K -1 из-за непрерывно связанной фибриллярной трехмерной сети, которая обеспечивала теплопроводность через магистраль.5. Перспективы
Целлюлозные аэрогели с «суперизоляционными» характеристиками (теплопроводность -1 · K -1 ) можно производить с помощью сверхкритической сушки или лиофильной сушки. Однако природа таких процессов отстает от коммерциализации аэрогелей. Основные причины, связанные с вышеупомянутой проблемой, связаны с проблемами промышленного масштабирования процессов, медленной периодичностью методов и необходимостью в специализированном оборудовании из-за требуемых температур и давлений.
Кроме того, в этих процессах интенсивно используются химические вещества (N-оксид N-метилморфолина, гидроксид щелочного металла/мочевина, хлорид лития/диметилацетамин и хлорид лития/диметилсульфоксид, и это лишь некоторые из них [62]), что ставит под сомнение их устойчивость. Следовательно, существует потребность в новых устойчивых экономически эффективных процессах, таких как APD. В дополнение к APD также сообщалось о других методах теплоизоляции, хотя они были либо менее изучены, либо вообще не исследовались, такие как вакуумная фильтрация [51] и замораживание [63].Другие методы, используемые для синтеза пористых каркасов для тканевой инженерии, могут быть изучены, чтобы оценить их применимость при изготовлении целлюлозных аэрогелей, включая электропрядение [64], аддитивное производство [65], вспенивание газом [66] и прессование. 67], среди прочего. Целлюлоза сама по себе является привлекательным выбором в качестве сырья для конструкции аэрогеля из-за ее природного изобилия. Однако нанофибриллы целлюлозы диаметром 5–20 нм составляют основу аэрогелей, о которых сообщалось.
Эти нанофибриллы не являются широко коммерчески доступными, поскольку их производство требует много времени, а их выход обычно низок [68]. Кроме того, в зависимости от источника целлюлозы и метода выделения полученные нанофибриллы могут различаться по кристаллической структуре, степени кристалличности, морфологии, соотношению сторон и химическому составу поверхности [69]. Несмотря на опасения, не удалось найти подробных исследований влияния этих параметров на тепловые характеристики аэрогеля. В таблице 2 представлены сводные данные о свойствах целлюлозных аэрогелей, о которых сообщалось за последние пять лет.Прямому сравнению свойств аэрогеля препятствует отсутствие стандартизированных протоколов определения характеристик. Кроме того, большинство исследований сосредоточено на характеристиках самих аэрогелей. Анализ Таблицы 2 показывает, что SD имеет более низкую теплопроводность, чем FD. Это можно объяснить тем, что рост кристаллов льда во время FD приводит к увеличению пор по сравнению с SD.
Минимум теплопроводности достигается при определенной плотности аэрогеля. Это связано с тем, что вклад твердофазной теплопроводности увеличивается с плотностью, тогда как при действительно низких плотностях размер пор превышает 70 нм. Что касается стратегий на основе композитов для преодоления чувствительности к влаге, воспламеняемости и термической стабильности, основная проблема связана с подходом на основе растворов для формирования аэрогеля из композита и целлюлозы. В частности, необходимо ответить на вопрос, как получить тонкую дисперсию компонента целлюлоза/хозяин в вязком гидрогеле целлюлозы без нарушения распределения диспергированных твердых веществ во время удаления растворителя. Точно так же улучшение механических свойств аэрогелей диоксид кремния/целлюлоза происходит за счет высокого содержания целлюлозы в системе.Однако увеличение содержания целлюлозы может привести к увеличению плотности и последующему уменьшению размера пор, что отрицательно скажется на характеристиках теплоизоляции.
Радиационная проводимость плотных силикатных стекол при высоком давлении с потенциальными последствиями для темных магм
Столпер, Э., Уокер, Д., Хагер, Б.Х. и Хейс, Дж.Ф. Выделение расплава из частично расплавленных областей источника: важность плотности расплава и размер исходного региона. Ж. Геофиз.Рез. 86 , 6261–6271 (1981).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Стивенсон Д. Дж. в Происхождении Земли ред. Ньюсом Х. Э., Джонс Дж. Х. 231–249 Оксфордский университет. Пресса (1990).
Кэмерон, А. Г. и Бенц, В. Б. Происхождение Луны и единичное столкновение. Икар 92 , 204–216 (1991).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый
Эйджи, К.Б. и Уокер Д. Плавание оливина в мантийном расплаве. Планета Земля.
науч. лат. 90 , 144–156 (1993).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый
Кануп, Р. М. Динамика формирования Луны. Энн. Рек. Астрон. Астрофиз. 42 , 441–475 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый
Лаброс, С., Хернлунд, Дж.В. и Колтис Н. Кристаллизующийся плотный магматический океан в основании земной мантии. Природа 450 , 866–869 (2007).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Уильямс, К. и Гарнеро, Э. Дж. Сейсмические доказательства частичного плавления в основании земной мантии. Наука 273 , 1528–1530 (1996).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Гарнеро, Э., Revenaugh, J.
, Williams, Q., Lay, T. & Kellog, L. in The Core-Mantle Border Region, Vol. 28 , ред. Гурнис М., Вайсессион М.Е., Книттл Э., Баффет Б.А. 273–297AGU (1998).
Артикул Google ученый
Ли, C-T. А. и др. Перевернутая дифференциация и образование «изначальной» нижней мантии. Природа 463 , 930–933 (2010).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Лэй, Т., Hernlund, J. & Buffett, B.A. Тепловой поток на границе ядра и мантии. Нац. Geosci. 1 , 25–32 (2008).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Гончаров А.Ф., Хауген Б.Д., Стружкин В.В., Бек П., Якобсен С.Д. Радиационная проводимость в нижней мантии Земли. Природа 456 , 231–234 (2008).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Гончаров А.
Ф., Стружкин В.В., Якобсен С.Д. Пониженная радиационная проводимость низкоспинового (Mg,Fe)O в нижней мантии. Наука 312 , 1205–1208 (2006).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Кепплер Х., Дубровинский Л.С., Нарыгина О. и Кантор И. Оптическое поглощение и радиационная теплопроводность силикатного перовскита до 125 гигапаскалей. Наука 322 , 1529–1532 (2008).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Мантилаке, Г. М., де Кокер, Н., Фрост, Д. Дж. и Маккаммон, К. А. Решетчатая теплопроводность минералов нижней мантии и поток тепла от ядра Земли. Проц. Натл акад. науч. США 108 , 17901–17904 (2011 г.).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Охта К. и др. Решеточная теплопроводность перовскита и постперовскита MgSiO3 на границе ядро-мантия.
Планета Земля. науч. лат. 349 , 109–115 (2012).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый
Allwardt, J.R. et al. Влияние структурных переходов на свойства силикатных расплавов высокого давления: 27 Al ЯМР, плотность стекла и вязкость расплава. утра. Минеральная. 92 , 1093–1104 (2007).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Ли С.К. и др. Исследование стекла MgSiO3 с помощью рентгеновского комбинационного рассеяния при высоком давлении: последствия для трикластерного расплава MgSiO3 в мантии Земли. Проц. Натл акад. науч. США 105 , 7925–7929 (2008 г.).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Шен Г. и др. Различное термическое поведение стекла GeO2 в тетраэдрической, промежуточной и октаэдрической формах. Проц. Натл акад. науч. США 104 , 14576–14579 (2007 г.).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Williams, Q. & Jeanloz, R. Спектроскопические данные о вызванных давлением изменениях координации в силикатных стеклах и расплавах. Наука 239 , 902–905 (1988).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Lee, S.K., Cody, G.D., Fei, Y. & Mysen, B.O. Природа полимеризации и свойства силикатных расплавов и стекол при высоком давлении. Геохим. Космохим. Acta 68 , 4189–4200 (2004 г.).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Ли, С. К. Простота уплотнения расплава в многокомпонентных магматических резервуарах в недрах Земли, обнаруженная с помощью многоядерного магнитного резонанса.
Проц. Натл акад. науч. США 108 , 6847–6852 (2011).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Номура, Р.и другие. Спиновый кроссовер и богатый железом силикат плавятся в глубинах мантии Земли. Природа 473 , 199–202 (2011).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Burns, R. G. Минералогические приложения теории кристаллического поля Cambridge Univ. Пресса (1993).
Отани Э. и Маеда М. Плотность базальтового расплава при высоком давлении и устойчивость расплава в основании нижней мантии. Планета Земля. науч. лат. 193 , 69–75 (2001).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Миллер Г. Х., Столпер Э. М. и Аренс Т. Дж. Уравнение состояния расплавленного коматиита 2.
Применение к петрогенезу коматиита и гадейской мантии. Ж. Геофиз. Рез. 96 , 11849–11864 (1991).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый
Мицуи, Т.и другие. Разработка энергетического спектрометра 57 Fe-Мессбауэровского спектрометра с использованием синхроторного излучения и его применение для исследований сверхвысоких давлений с алмазной наковальней. Дж. Синхротронный рад. 16 , 723–729 (2009).
КАС Статья Google ученый
Мэддок, А. Г. Мессбауэровская спектроскопия: принципы и приложения Horwood (1997).
Кларк, М.Г., Бэнкрофт, Г. М. и Стоун, А. Дж. Мессбауэровский спектр Fe 2+ в квадратно-плоской среде. J. Chem. физ. 47 , 4250–4261 (1967).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Хаяши, Н.
и др. 57 Fe Мессбауэровская спектроскопия Fe 2+ -оксидов с бесконечнослойной и лестничной структурой. J. Phys. соц. Jpn 79 , (2010).
Прешер, К.и другие. Спиновое состояние железа в силикатном стекле при высоком давлении: последствия для расплавов в нижней мантии Земли. Планета Земля. науч. лат. 387 , 130–136 (2014).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый
Клима Р.Л., Питерс С.М. и Дьяр Д.М. Спектроскопия синтетических пироксенов Mg-Fe I: разрешенные и запрещенные по спину полосы кристаллического поля в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. Метеор. Планета.науч. 42 , 235–253 (2007).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Томас С.-М., Бина С.Р., Якобсен С.Д., Гончаров А.Ф. Радиационный теплообмен в переходной зоне водной мантии.
Планета Земля. науч. лат. 357 , 130–136 (2012).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый
Абрас, А. и Маллен, Дж.Г. Мессбауэровское исследование диффузии в жидкостях: диспергированное Fe 2+ в глицерине и водно-глицериновых растворах. Физ. Ред. A 6 , 2343–2353 (1972).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Литтерст Ф. Дж., Рамиш Р. и Кальвиус Г. М. Мессбауэровское исследование релаксации структуры при стекловании. J. Некристалл. Solids 24 , 19–28 (1977).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Санлуп, К.и другие. Структурное изменение расплавленного базальта в условиях глубокой мантии. Природа 503 , 104–107 (2013).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Сато, Т. и Фунамори, Н. Шестикратно координированный аморфный полиморф SiO2 под высоким давлением. Физ. Преподобный Летт. 101 , 255502 (2008 г.).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый
Бенмор, К.Дж. и др. Структурно-топологические изменения в кварцевом стекле под давлением. Физ. Ред. B 81 , 054105 (2010 г.).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый
Сато, Т. и Фунамори, Н. Структурная трансформация стекла SiO2 под высоким давлением до 100 ГПа. Физ. Ред. B 82 , 184102 (2010 г.).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый
Ханада Т., Сога, Н. и Тачибана, Т. Координационное состояние ионов магния в аморфных пленках, напыленных высокочастотным излучением, в системе MgO-SiO2. J. Некристалл. Твердые вещества 105 , 39–44 (1988).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Куряева Р.Г., Киркинский В.А. Влияние высокого давления на показатель преломления и плотность толеитового базальтового стекла. Физ. хим. Шахтер. 25 , 48–54 (1997).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Андерсон О.Л. и Шрайбер Э. Связь между показателем преломления и плотностью минералов, связанных с мантией Земли. Ж. Геофиз. Рез. 70 , 1463–1471 (1965).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Гарнеро, Э.Дж. и Макнамара, А.К. Структура и динамика нижней мантии Земли. Наука 320 , 626–628 (2008).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Коно Ю.
и др. Скорости упругих волн и комбинационное смещение стекла MORB при высоких давлениях. Дж. Минерал. Бензин. науч. 103 , 126–130 (2008).
Артикул Google ученый
Санчес-Валле, К. и Басс, Дж. Д. Эластичность и вызванные давлением структурные изменения в стекловидном MgSiO3-энстатите для снижения мантийного давления. Планета Земля. науч. лат. 295 , 523–530 (2010).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый
Термический анализ динамики инфильтрации кальций-магний-алюмосиликат в теплозащитных покрытиях
[1] Liebert CH и Miller RA, «Ceramic Thermal Barrier Coatings», Industrial & Engineering Chemistry Product Research and Development , Vol. . 23, № 3, 1984, с.344–349. https://doi.org/10.1021/i300015a004
[2] Джонс Р.Л., Рейди Р.Ф. и Месс Д., «Scandia, стабилизированный оксидом иттрия цирконий для термобарьерных покрытий», Surface and Coatings Technology , Vol.
82, №№ 1–2, 1996 г., стр. 70–76. https://doi.org/10.1016/0257-8972(95)02646-0
[3] Evans HE и Taylor MP, «Диффузионные ячейки и химическое разрушение связующих покрытий MCrAlY в системах теплозащитных покрытий», Окисление металлов , Vol.55, №№ 1–2, 2001 г., стр. 17–34. https://doi.org/10.1023/A:101036
. 296, № 5566, 2002, стр. 280–284. https://doi.org/10.1126/science.1068609
[5] Ma W. и Dong H., «2–Ceramic Thermal Barrier Coating Materials», Thermal Barrier Coatings , под редакцией Xu H. и Гуо Х., Woodhead Publishing, Оксфорд, 2011, с.25–52.
[6] Нарапараю Р., Хюттерманн М., Шульц У. и Мехнич П., «Приспособление столбчатой микроструктуры EB-PVD для уменьшения проникновения CMAS в термобарьерные покрытия 7YSZ», Journal of the European Ceramic Общество , Том. 37, № 1, 2017. С. 261–270. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2016.07.027
[7] Ван Л.
, Го Л., Ли З., Пэн Х., Ма Ю., Гонг С. и Го Х ., «Защита слоев Pt и Gd2Zr2O7 на термобарьерных покрытиях EB-PVD YSZ от воздействия кальций-магний-глинозем-силикат (CMAS)», Ceramics International , Vol.41, № 9, 2015. С. 11662–11669. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.05.128
[8] Zhang D., «1–Термозащитные покрытия, полученные методом электронно-лучевого физического осаждения из паровой фазы (EB–PVD)», Thermal Барьерные покрытия , под редакцией Сюй Х. и Го Х., Woodhead Publishing, Оксфорд, 2011 г., стр. 3–24.
[9] Zhang G., Fan X., Xu R., Su L. and Wang TJ, «Переходное термическое напряжение из-за проникновения кальций-магний-алюмосиликата в систему термобарьерного покрытия EB-PVD , Ceramics International , Vol.2018. Т. 44, № 11. С. 12655–12663. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.04.065
[10] Чжао Х., Леви К.Г. и Уодли Х.Н., «Взаимодействие расплавленного силиката с термобарьерными покрытиями», Поверхность и технология покрытий , Том.
251, июль 2014 г., стр. 74–86. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.04.007
[11] Bose S., «Глава 7 — Покрытия с термическим барьером (TBCs)», High Temperature Coatings , Butterworth-Heinemann, Оксфорд, 2017, с.199–300.
[12] Liu Q., Huang S. и He A., «Композитные керамические термобарьерные покрытия из оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, для авиационных двигателей», Journal of Materials Science & Technology , Vol. 35, № 12, 2019. С. 2814–2823. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2019.08.003
[13] Гонг С. и Ву К., «6 – Обработка, микроструктуры и свойства термобарьерных покрытий методом электронно-лучевого физического осаждения из паровой фазы» (EB-PVD)», Термобарьерные покрытия , под редакцией Сюй Х.и Го Х., Woodhead Publishing, Оксфорд, 2011 г., стр. 115–131.
[14] Mercer C., Faulhaber S., Evans A. и Darolia R., «Механизм отслоения для термобарьерных покрытий, подверженных кальциево-магниево-алюмосиликатной (CMAS) инфильтрации», Acta Materialia , Том.
53, № 4, 2005 г., стр. 1029–1039. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2004.11.028
[15] Кремер С., Фаулхабер С., Чемберс М., Кларк Д. Р., Леви С. Г., Хатчинсон Дж. В. и Эванс А.G., «Механизмы растрескивания и расслоения в системах толстых тепловых барьеров в авиационных двигателях, подверженных проникновению кальциево-магниевого алюмосиликата (CMAS)», Материаловедение и инженерия: A , Vol. 490, №№ 1–2, 2008 г., стр. 26–35. https://doi.org/10.1016/j.msea.2008.01.006
[16] Бором М.П., Джонсон К.А. и Пелузо Л.А., «Роль отложений в окружающей среде и температуры рабочей поверхности при расщеплении теплового барьера, напыляемого воздушно-плазменным напылением Покрытия», Поверхность и технология покрытий , Vol.86, декабрь 1996 г., стр. 116–126. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(96)02994-5
[17] Мохан П., Юань Б., Паттерсон Т., Десаи В.Х. и Сон Ю.Х., «Разложение иттрия – стабилизированного Циркониевые термобарьерные покрытия пятиокисью ванадия, пятиокисью фосфора и сульфату натрия», Journal of the American Ceramic Society , Vol.
90, № 11, 2007 г., стр. 3601–3607. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2007.01941.x
[18] Кремер С., Ян Дж., Леви С.Г. и Джонсон С.А., «Термохимическое взаимодействие термобарьерных покрытий с расплавленными отложениями CaO–MgO–Al2O3–SiO2 (CMAS)», , журнал Американского керамического общества, , Vol. 89, № 10, 2006 г., стр. 3167–3175. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2006.01209.x
[19] Шинозаки М., Робертс К.А., ван де Гур Б. и Клайн Т.В., «Отложение проглоченного вулканического пепла на поверхностях в турбине небольшого реактивного двигателя», Advanced Engineering Materials , Vol.15, № 10, 2013. С. 986–994. https://doi.org/10.1002/adem.201200357
[20] Бансал Н. П. и Чой С. Р., «Свойства стекла CMAS из песка пустыни», Ceramics International , Vol. 41, № 3, 2015. С. 3901–3909. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.11.072
[21] Визнер В.Л. и Бансал Н.П., «Механические и термические свойства кальциево-магниевого алюмосиликатного (CMAS) стекла», Journal of the Европейское керамическое общество , Vol.
35, № 10, 2015. С. 2907–2914. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2015.03.032
[22] Нарапараху Р., Гомес Чавес Дж. Дж., Шульц У. и Рамана К. В., «Взаимодействие и инфильтрационное поведение вулканического пепла Эйяфьятлайокудль, Сакурадзима». и синтетический CMAS, содержащий FeO с/в EB-PVD-покрытием ZrO2-65 мас.% Y2O3 при высокой температуре», Acta Materialia , Vol. 136, сентябрь 2017 г., стр. 164–180. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.06.055
[23] Инь Б., Лю З., Ян Л., Ву Р. и Чжоу Ю., «Факторы, влияющие на глубину проникновения расплавленного вулканического пепла в термобарьерные покрытия: теоретический расчет и экспериментальная проверка», Results in Physics , Vol. 13, июнь 2019 г., документ 102169. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2019.102169
[24] Веллман Р., Уитмен Г. и Николлс Дж. Р., «CMAS Corrosion of EB PVD TBCs: Identification минимальный уровень для инициирования повреждения», International Journal of Refractory Metals and Hard Materials , Vol.
28, № 1, 2010. С. 124–132. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2009.07.005
[25] Qu W., Li S., Chen Z., Li C., Pei Y. and Gong S., «Hot Коррозионное поведение и смачиваемость силиката кальция-магния-глинозема (CMAS) на керамике LaTi2Al9O19», Corrosion Science , Vol. 162, январь 2020 г., документ 108199. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2019.108199
[26] Xu GN, Yang L., Zhou YC, Pi ZP и Zhu W., «A Хемо-термомеханически определяющая теория термобарьерных покрытий при инфильтрации и коррозии CMAS», Journal of the Mechanics and Physics of Solids , Vol.133, декабрь 2019 г., документ 103710. https://doi.org/10.1016/j.jmps.2019.103710
[27] Инь Б., Чжан Ф., Чжу В., Ян Л. и Чжоу Ю. , «Влияние модификации Al2O3 на свойства YSZ: коррозионная стойкость, смачиваемость и тепломеханические свойства», Surface and Coatings Technology , Vol. 357, январь 2019 г., стр. 161–171. https://doi.org/10.1016/j.
surfcoat.2018.09.048
[28] Zhang X. F., Zhou K. S., Liu M., Deng C. M., Deng C. G. и Deng Z.Q., «Адсорбируемость и способность к намазыванию кальций-магниевого алюмосиликата (CMAS) на термобарьерном покрытии 7YSZ, модифицированном алюминием», Ceramics International , Vol. 42, № 16, 2016. С. 19349–19356. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.09.106
[29] Нарапараю Р., Шульц У., Мехнич П., Доббер П. и Зайдель Ф., «Исследование деградации 7 мас. .% Термобарьерные покрытия из оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия (7YSZ), на деталях камеры сгорания авиационных двигателей из-за инфильтрации различными вариантами CaO–MgO–Al2O3–SiO2», Surface and Coatings Technology , Vol.260, декабрь 2014 г., стр. 73–81. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.08.079
[30] Нарапараю Р., Мехнич П., Шульц У. и Мондрагон Родригес Г.С., «Ускоряющее действие CaSO4 на CMAS (CaO –MgO–Al2O3–SiO2) и его влияние на поведение при инфильтрации в EB–PVD 7YSZ», Journal of the American Ceramic Society , Vol.
99, № 4, 2016. С. 1398–1403. https://doi.org/10.1111/jace.14077
[31] Нарапараю Р., Паббисетти Р. П., Мехнич П.и Шульц У., «Глинозем EB-PVD (Al2O3) в качестве верхнего слоя на 7YSZ TBC против инфильтрации CMAS/VA: осаждение и механизмы реакции», Journal of the European Ceramic Society , Vol. 38, № 9, 2018. С. 3333–3346. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2018.03.027
[32] Нарапараю Р., Гомес Чавес Дж.Дж., Нимейер П., Хесс К.У., Сонг В., Дингвелл Д.Б., Локачари С., Рамана К.В. и Шульц У., «Оценка глубины инфильтрации CMAS в EB-PVD TBC: новая модель ограничения, поддерживаемая экспериментальным подходом», Журнал Европейского керамического общества , Vol.39, № 9, 2019. С. 2936–2945. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.02.040
[33] Джексон Р.В., Залески Э.М., Пёршке Д.Л., Хейзел Б.Т., Бегли М.Р. и Леви К.Г., «Взаимодействие расплавленных силикатов с термическим барьером». Покрытия в условиях температурных градиентов», Acta Materialia , Vol.
89, май 2015 г., стр. 396–407. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.01.038
[34] Джексон Р. В., Залески Э. М., Хейзел Б. Т., Бегли М. Р. и Леви С.G., «Реакция термобарьерных покрытий Gd2Zr2O7, пропитанных расплавленным силикатом, на температурные градиенты», Acta Materialia , Vol. 132, июнь 2017 г., стр. 538–549. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.03.081
[35] Джордано Д., Рассел Дж. К. и Дингвелл Д. Б., «Вязкость магматических жидкостей: модель», Earth and Planetary Science Letters , Том. 271, № 1–4, 2008 г., стр. 123–134. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2008.03.038
[36] Чжу З., «Исследование воздействия вулканического пепла на лопатки турбин в реактивных двигателях», к.т.н. Диссертация, кафедра химической и технологической инженерии, Univ. of Surrey, Guildford, UK, 2019.
[37] Cheng Y., Wang F., Xu J., Liu D. and Sui Y., «Численное исследование распространения капель и теплопередачи на горячих подложках», Международный журнал тепло- и массообмена , Vol.
121, июнь 2018 г., стр. 402–411. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.01.026
[38] Чой М., Сон Г. и Шим В., «Метод установки уровня для удара капель и проникновения в пористую среду», Computers & Fluids , Vol. 145, март 2017 г., стр. 153–166. https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2016.12.014
[39] Херрерос М.И., Мабсаут М. и Пастор М., «Применение подхода с набором уровней к движущимся интерфейсам и проблемам свободной поверхности в Течение через пористую среду», Компьютерные методы в прикладной механике и технике , Vol. 195, № 1, 2006, с.1–25. https://doi.org/10.1016/j.cma.2004.12.015
[40] Wiesner VL, Vempati UK и Bansal NP, «Высокотемпературная вязкость кальциево-магниевого алюмосиликатного стекла из синтетического песка», Scripta Materialia , Vol. 124, ноябрь 2016 г., стр. 189–192. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2016.07.020
[41] Масуди Р.
и Пиллаи К.М., «Традиционные теории затекания: капиллярные модели», Затекание в пористых материалах: традиционное и современное Подходы к моделированию , CRC Press, Taylor & Francis Group, Бока-Ратон, Флорида, 2012, стр.31–53.
[42] Чжан Б., Сун В. и Го Х., «Смачивание, инфильтрация и взаимодействие CMAS с колончатыми покрытиями YSZ, нанесенными физическим паром с плазменным напылением», Журнал Европейского керамического общества , Vol. . 38, № 10, 2018. С. 3564–3572. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2018.04.01
[43] Дворкин Дж., « Уравнение Козени-Кармана, пересмотренное », Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, 2009, стр. 7–9 (неопубликованные).
[44] Рэлей Л., «ЛВИ. О влиянии препятствий, расположенных в прямоугольном порядке, на свойства среды», London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science , Vol. 34, № 211, 1892 г.
, стр. 481–502. https://doi.org/10.1080/14786449208620364
[45] Рентерия А.Ф., Сарухан Б., Шульц У., Ретцер-Шайбе Х.-Дж., Хауг Дж. и Виденманн А., «Эффект морфологии по теплопроводности EB-PVD PYSZ TBC», Surface and Coatings Technology , Vol.201, № 6, 2006 г., стр. 2611–2620. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2006.05.003
[46] Колагар А.М., Табризи Н., Черагзаде М. и Шахриари М.С., «Анализ отказов лопатки первой ступени газовой турбины из никеля» на основе суперсплава», Примеры анализа инженерных отказов , Vol. 8, апрель 2017 г., стр. 61–68. https://doi.org/10.1016/j.csefa.2017.04.002
[47] Гупта С., Чаубе А. и Верма П., «Обзор методов увеличения теплопередачи: применение во внутренней части лопатки газовой турбины». Охлаждение», Journal of Engineering Science & Technology Review , Vol.5, № 1, 2012. С. 57–62.
[48] Форсбака Л., Холаппа Л., Иида Т., Кита Ю. и Тода Ю.
, «Экспериментальное исследование вязкости выбранных шлаков CaO–MgO–Al2O3–SiO2 и применение модели IIDA», Скандинавский металлургический журнал , Vol. 32, № 5, 2003 г., стр. 273–280. https://doi.org/10.1034/j.1600-0692.2003.00652.x
[49] Го Л., Ян З., Ю Ю., Ян Дж. и Ли М., «Характеристики сопротивления CMAS термобарьерных покрытий LaPO4/YSZ при 1250–1350°C», Corrosion Science , Vol.154, июль 2019 г., стр. 111–122. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2019.04.014.
[50] Какуда Т. Р., Леви К. Г. и Беннетт Т. Д., «Термическое поведение термобарьерных покрытий с пропиткой CMAS», Surface and Coatings Technology , Vol. 272, июнь 2015 г., стр. 350–356. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.03.043
[51] Богард Д. Г. и Тоул К. А., «Пленочное охлаждение газовой турбины», Journal of Propulsion and Power , Vol. 22, № 2, 2006, с.249–270. https://doi.org/10.2514/1.18034
[52] Пэн Х.
, Ван Л., Го Л., Мяо В., Го Х. и Гонг С., «Разрушение теплового барьера EB-PVD Покрытия, вызванные отложениями CMAS», Progress in Natural Science: Materials International , Vol. 22, № 5, 2012. С. 461–467. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2012.06.007
[53] Шульц У., Фричер К., Лейенс К. и Петерс М., «Влияние обработки на микроструктуру и характеристики электронных Термические барьерные покрытия методом лучевого физического осаждения из паровой фазы (EB-PVD), Journal of Engineering for Gas Turbines and Power , Vol.124, № 2, 2002 г., стр. 229–234. https://doi.org/10.1115/1.1447238
[54] Гилдерслив Э., Вишванатан В. и Сампат С., «Взаимодействие расплавленного силиката с термобарьерными покрытиями, напыленными плазмой: роль материалов и микроструктура», Journal Европейского керамического общества , Vol. 39, № 6, 2019. С. 2122–2131. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.01.023
Заявки
ПредыдущийСледующийКремниевые чипы
Поскольку электрические свойства зависят от микроструктуры, был разработан тип компьютерной памяти, называемый оперативной памятью с фазовым переходом (PC-RAM).
Используемый материал представляет собой халькогенид, обозначаемый как GST (Ge 2 Sb 2 Te 5 ).
Аморфное состояние является полупроводниковым, а в (поли)кристаллической форме – металлическим. Нагрев выше температуры стеклования, но ниже точки плавления кристаллизует ранее полупроводниковую аморфную ячейку. Точно так же полное плавление, а затем быстрое охлаждение ячейки оставляет ее в металлическом кристаллическом состоянии.
Это изменение удельного сопротивления в зависимости от микроструктуры имеет решающее значение для работы таких устройств.Изменяя условия нагрева, различная доля каждой ячейки GST может быть кристаллической и аморфной — применяется правило смеси, поскольку она фактически состоит из двух фаз. Это позволяет использовать несколько различимых уровней сопротивления на ячейку, повышая плотность хранения и снижая стоимость мегабайта.
Наиболее распространенной проблемой кремниевых устройств является рассеивание тепла.
Современный процессор имеет расчетную тепловую мощность более 70 Вт (Intel i7 3770, техпроцесс 22 нм).Охладитель должен рассеивать указанное количество тепла с поверхности кристалла, которая обычно составляет менее 10 см 2 . Обычно радиаторы имеют медный блок, прикрепленный к корпусу микропроцессора с помощью термопасты и давления. Основная часть радиатора обычно изготавливается из гораздо более дешевого алюминия, хотя для интерфейса необходима высокая теплопроводность меди. Термопаста, хотя и является лучшим проводником тепла, чем воздух, гораздо хуже, чем большинство металлов, поэтому она используется только в виде тонкого слоя для замены воздушных зазоров.
Теплопроводность — не самый эффективный метод отвода тепла к отдельному радиатору, поэтому можно использовать конвекцию и скрытую теплоту испарения. Тепловые трубы, обычно изготовленные из меди, заполнены жидкостью с низкой температурой кипения, которая кипит на горячем конце и конденсируется на холодном конце трубы.
Это гораздо более быстрый способ передачи тепла на большие расстояния.
Космос
Существует множество применений теплоизоляторов, развитие которых связано с попытками улучшить объемные механические свойства при сохранении изоляционных свойств (т.е. Тепло не пропустить, но и не расплавить)
Особенно известное применение теплоизоляции — это (теперь снятые с производства) плитки космического челнока, которые отвечают за защиту шаттла во время входа в атмосферу. Они такие хорошие изоляторы, что снаружи могут раскалить докрасна, а внутри шаттла астронавты все еще живы.
Одним из лучших теплоизоляторов является кремнеземный аэрогель.
Аэрогель представляет собой твердотельный материал чрезвычайно низкой плотности, изготовленный из геля, в котором жидкая фаза геля заменена газом.В результате получается твердое вещество с чрезвычайно низкой плотностью, что делает его эффективным теплоизолятором.
Одно из применений аэрогеля — сборщик легких микрометеоритов, использовался аэрогель.
Несмотря на то, что он очень легкий, он достаточно силен, чтобы улавливать микрометеоры.
Спички остаются холодными в миллиметрах от паяльной лампы, большое количество кирпичей из аэрогеля готово к запуску в космос, а полученная космическая пыль фотографируется по возвращении на Землю
Аэрогели могут быть изготовлены из различных материалов, но имеют универсальную структуру.(аморфные «нанопены» с открытыми порами). Однако наиболее распространенным материалом является силикат. Аэрогели кремнезема были впервые обнаружены в 1931 году.
Аэрогели имеют экстремальную структуру и экстремальные физические свойства. Высокопористая природа структуры аэрогеля обеспечивает низкую плотность. Процент открытого пространства в структуре аэрогеля составляет около 94% для геля плотностью 100 кг м — 3 .
Аэрогели являются хорошими теплоизоляторами, поскольку они исключают три метода передачи тепла (конвекцию, теплопроводность и излучение).
Они являются хорошими конвективными изоляторами из-за того, что воздух не может циркулировать по решетке. Аэрогель кремнезема является особенно хорошим проводящим изолятором, потому что кремнезем плохо проводит тепло, а металлический аэрогель, с другой стороны, был бы менее эффективным изолятором. Углеродный аэрогель является эффективным изолятором излучения, поскольку углерод способен поглощать инфракрасное излучение, передающее тепло. Следовательно, для максимальной теплоизоляции лучшим аэрогелем является кремнезем, легированный углеродом.
Трансмиссия
Одним из самых масштабных применений электрических проводников является передача электроэнергии.
К сожалению, свойства, желательные для прочного кабеля, кажутся противоположными свойствам хорошего проводника.
Алюминиевые сплавымогут быть очень прочными для своей плотности, но, следуя правилу Нордгейма, являются гораздо худшими проводниками.
Существует огромное разнообразие сталей, но опять же, внедренные атомы углерода повышают сопротивление по сравнению с чистым железом.
Это означает, что необходим трос большего диаметра, который из-за плотности стали получается очень тяжелым и дорогим. Более тяжелый кабель также означает, что мы должны построить дополнительные опоры, что составляет большую часть стоимости.
, хотя и подходит для домашней проводки, плотная и все более дорогая.
Примечание. Для этой анимации требуется Adobe Flash Player 10 или более поздней версии, который можно загрузить здесь.
Для большинства воздушных кабелей решение состоит в использовании двух материалов: стального сердечника, окруженного множеством отдельных алюминиевых сердечников.Это позволяет получить легкие, высокопрочные кабели с приемлемой электропроводностью.
Сверхпроводники были опробованы для передачи энергии, но только под землей и при значительно более высокой стоимости (и эффективности!).
Термоэлектрический эффект
Термоэлектрический эффект – это прямое преобразование разницы температур в электрическое напряжение и наоборот.
Проще говоря, термоэлектрический прибор создает напряжение, когда на каждой стороне прибора разная температура.Он также может работать «назад», поэтому при подаче на него напряжения создается разница температур. Этот эффект можно использовать для выработки электроэнергии, измерения температуры, охлаждения объектов или их нагрева. Поскольку знак приложенного напряжения определяет направление нагрева и охлаждения, термоэлектрические устройства представляют собой очень удобные регуляторы температуры.
Эффект Пельтье заключается в том, что при протекании (постоянного) тока через переход металл-полупроводник тепло либо поглощается, либо выделяется.Это связано с тем, что средняя энергия электронов в двух материалах различна, и тепло компенсирует эту разницу.
Для более полного понимания требуется знание зонной структуры, которая более подробно рассматривается в TLP по полупроводникам.
Примечание. Для этой анимации требуется Adobe Flash Player 10 или более поздней версии, который можно загрузить здесь.