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Novos Materiais — Revestimentos de Isolamento Térmico Refletivos de Aerogel e Aplicações de Engenharia de Materiais Compósitos
14/11/2024
► Revestimento de aerogel refletor solar e isolante térmico
1.Introdução
O aerogel é um tipo de nanomaterial poroso e leve, com ar como componente principal, sem forma fixa como esqueleto básico e com uma estrutura de rede tridimensional complexa. Suas características incluem baixa condutividade térmica, baixa densidade, alta porosidade, alta transmitância de luz, alta área superficial específica, baixo índice de refração e baixa velocidade do som, o que lhe confere amplas perspectivas de aplicação em diversos campos.
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representações gráficas de isolamento térmico com aerogel
(1) Maçarico a álcool para queimar flores; (2) amostras de aerogel; (3) bloco de amostra de aerogel isolado com maçarico a álcool
O revestimento refletivo solar e isolante térmico de aerogel é um revestimento de matriz de poliureia ecológico que utiliza aerogel como principal ingrediente de desempenho. Formulado especialmente para refletir a radiação solar e o calor, com o benefício adicional de propriedades de isolamento térmico, apresenta excelente funcionalidade 2 em 1, ideal para telhados e superfícies externas.
2. Campo de aplicação do revestimento de aerogel refletor solar e isolante térmico
O revestimento de aerogel refletor solar e isolante térmico pode ser amplamente utilizado em:
●Substrato de concreto, incluindo: telhados e paredes de silos para economia de energia e redução do tempo de funcionamento do ar condicionado em tecnologias de armazenamento de grãos em baixa temperatura; edifícios residenciais; edifícios comerciais e industriais.
● Resfriamento da superfície e isolamento térmico de tanques metálicos, incluindo: tanque de armazenamento de óleo; tanque de água; tanque de líquidos químicos.
● Isolamento térmico de veículos.
● Isolamento térmico de equipamentos industriais, instalações militares, etc.
Campo de aplicação do revestimento de aerogel de SiO2
3. Propriedades e especificações do revestimento de aerogel refletor solar e isolante térmico:
● Excelentes propriedades de isolamento térmico em uma ampla faixa de temperatura (-30 ~ 80°C), utilizando a baixa condutividade térmica do aerogel (0,017 ~ 0,022mW/mk).
● A temperatura da superfície e do interior de uma caixa de metal com 1 mm de espessura diminui de 20% a 25% quando revestida com 0,3 mm de nossos produtos.
● Testes realizados pela Academia de Ciências Arquitetônicas de Sichuan, com as seguintes especificações:
| modelo | Condutividade térmica W/(mK)(25℃) | Refletividade da radiação térmica (%) | Densidade (g/cm3） | Espessura (mm) | Conteúdo sólido (Em%) | Temperatura de operação (℃) |
| ST-FF0U | ≤0,020 | 95 | 1,3-1,6 | ≥0,3 | 80 | 10 a 30 |
●Com alto isolamento térmico e eficiência de reflexão solar, bom apelo decorativo, impermeável e anticorrosivo.
● A refletividade térmica do revestimento é superior a 90%, o que permite bloquear um grande número de fontes de calor por radiação:
1) Ao ar livre, a temperatura da superfície irradiada pode ser reduzida em mais de 30%, a temperatura máxima da superfície do objeto pintado pode ser reduzida em mais de 20°C e a temperatura do espaço no objeto pode ser reduzida em mais de 5°C.
Comparação do efeito do revestimento de aerogel de SiO2 após a aplicação.
※Condições de teste: Medição da temperatura da superfície e do interior de duas caixas de metal com 1 mm de espessura, expostas à luz solar direta das 9h30 às 13h30 em um dia de verão.
2) A resina da matriz de revestimento é feita de material polimérico composto de poliureia/poliuretano, com alta resistência e tenacidade, integrando funções de isolamento térmico refletivo e impermeabilização, cobrindo as pequenas fissuras no objeto pintado e apresentando funções de super impermeabilização e estanqueidade, mantendo uma boa vedação ao ar, além de possuir efeito de reflexão e isolamento térmico.
3) O revestimento é aplicado na superfície metálica e impede o contato com ar e água, além de isolar o calor, prevenindo a corrosão do metal e prolongando, em certa medida, a vida útil dos itens metálicos.
4) O revestimento é utilizado em edifícios e apresenta as vantagens de isolamento térmico, resistência a fissuras, impermeabilidade, resistência ao fogo, resistência à umidade, resistência ao mofo, isolamento acústico e facilidade de lavagem.
5) Ao pintar equipamentos externos, a tinta pode isolar o calor, impermeabilizar e proteger da luz solar, além de reduzir a temperatura de operação do equipamento.
4. Estudo de caso de projeto de revestimento de isolamento térmico e refletor solar de aerogel de SiO2:
Os produtos deste projeto foram promovidos e aplicados nos setores de armazenamento de petróleo petroquímico, instalações de desinfecção da indústria eletrônica e em outras áreas do Centro Atacadista de Grãos e Óleos de Sichuan e do Grupo de Grãos e Óleos de Sichuan, obtendo bons resultados.
canteiro de obras experimental de revestimento de aerogel de SiO2
teste experimental do efeito da aplicação de revestimento de aerogel de SiO2
canteiro de obras de revestimento de aerogel de SiO2
►Placa integrada multifuncional composta de isolamento térmico de aerogel
Ao combinar revestimentos de aerogel de SiO2 com placas relacionadas, é possível preparar painéis compósitos de aerogel de SiO2 com múltiplas funções.
● O revestimento de aerogel é integrado à placa de construção para formar um material de isolamento térmico multifuncional, capaz de isolar o calor por condução e refletir fontes de calor radiante.
●A principal função do revestimento de aerogel na placa composta é refletir e bloquear os raios infravermelhos da luz solar e diversas fontes de calor, reduzindo efetivamente a temperatura da superfície da placa isolante. Após testes de campo, a temperatura da superfície de placas isolantes decorativas similares foi 20 graus menor sob forte luz solar no verão. Os produtos com revestimento de aerogel não apenas melhoram o efeito de isolamento térmico do material, mas também alteram efetivamente a tensão térmica alternada da placa composta, prolongando sua vida útil.
●Poliuretano retardante de chamas nanomodificado, cujo mecanismo consiste em um material compósito polimérico especial formado pela combinação de nanomateriais retardantes de chamas e polímeros relacionados em uma matriz de poliuretano, o que pode melhorar efetivamente o nível de retardamento de chamas, reduzir a contração dos materiais de poliuretano e garantir a estabilidade do uso a longo prazo dos produtos sem alterar o desempenho de isolamento térmico do poliuretano.
●Este produto de material compósito pode ser amplamente utilizado nas indústrias de armazenamento, refrigeração, petroquímica e militar, que exigem alto grau de isolamento térmico.
Imagens renderizadas da placa integrada de compósito de aerogel após a construção.
Cena da construção de uma placa integrada de compósito de aerogel
2. Análise do efeito da aplicação do produto e da economia
A Santam Technology Co., Ltd. instalou 15.000 metros quadrados de painéis integrados refletivos e isolantes no Armazém de Controle de Xindu do Centro de Reserva de Grãos de Sichuan, que possui um total de 6 edifícios e 12 salas, com capacidade de armazenamento de 50.000 toneladas.
Desde a implementação do projeto, há mais de três anos, testes de impacto no local têm sido realizados anualmente, de meados de abril ao início de outubro. O armazém de grãos tem 84 metros de comprimento, 15 metros de largura e 10 metros de altura. Quando os produtos do projeto não estão em uso, a temperatura da superfície da parede externa do armazém pode atingir cerca de 50°C por volta das 14h. Após o uso, a temperatura da superfície externa cai para cerca de 3°C, e o revestimento isolante térmico refletivo consegue reduzir efetivamente a temperatura da superfície em mais de 13°C. A temperatura no interior do silo pode ser reduzida em mais de 5°C, e o uso do revestimento isolante térmico refletivo permite economizar mais de 2 horas de tempo de operação de refrigeração e ar condicionado.
Considerando a operação de refrigeração de 4 conjuntos de condicionadores de ar de 25 kW em um armazém, o consumo médio de eletricidade pode ser economizado em 150 kWh por dia. Já em 6 armazéns, a economia pode chegar a 900 kWh por dia, resultando em uma redução de custos operacionais superior a 150.000 yuans por ano. A economia correspondente equivale a 100 toneladas de carvão padrão, 150 toneladas de emissões de dióxido de carbono e 40 toneladas de emissões de partículas de carbono.