气凝胶复合材料中导热系数检测方案(导热仪)

C-Therm Technologies. Ltd The global leader in non-destructive thermal conductivity testing solutions 气凝胶材料导热系数测试 Thermalionductivity=(W/m·K) 气凝胶是目前世界上最轻的固体、导热系数最低的材料，具有众多可以颠覆传统技术的特点，并且新的优良特性不断地被发现。 《SCIENCE》杂志将气凝胶列为未来全球最具潜力十大新材料之一。2007年9月泰晤士报发表英国专家文章称“气凝胶-一个可以改变世界的材料”o 在作为隔热材料方面，硅气凝胶纤细的纳米网络结构有效地限制了局域热激发的传播，其固态热导率比相应的玻璃态材料低2一3个数量级。纳米微孔洞抑制了气体分子对热传导的贡献·硅气凝胶的折射率接近近，而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上，能有效地透过太阳光，并阻止环境温度的红外热辐射·成为一种理想的透明隔热材料，在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。通过掺杂的手段，可进一步降低硅气凝胶的辐射热传导，常温常压下掺碳气凝胶的热导率可低达0·013w/m·K，是目前热导率最低的固态材料，可望替代聚氨脂泡沫成为新型冰箱隔热材料。掺入二氧化钛可使硅气凝胶成为新型高温隔热材料，800K时的热导率仅为0·03w/m·K，作为军品配套新材料将得到进 一步发展· 气凝胶的高比表面积，高孔隙率，超低密度，极低导热系数，低声速，低折射率，低介电常数和高介电强度，疏水亲油和亲水疏油可控，纳米孔洞大小可控等特性使其具有超强吸附力、吸能、隔热保温保冷、隔噪音、阻隔辐射、绝缘、承受高电压、防水、催化、缓释等诸多功能·且材料本身环保无毒，原料易得。气凝胶独特的结构特性使得其在热学、电学、声学丶光学等方面均具有优异的性能。 C-Therm TCi采用改良瞬态平面热源法(Modified Transient PlaneSource? "MTPS”)，可直接对固体、液体、粉末和胶体等各种材料的导热系数和蓄热系数进行快速、精确地测定。TCi的应用领域包括聚合物材料、相变材料、金属基复合材料、粉末材料、热界面材料、纳米材料、传热流体、隔热材料、热电材料、含能材料、建筑材料、地质材料和功能性织物等。 TCi可用于实验室研发·质检控制及生产制造过程·并可非常方便地同控温箱、高压仓和手套箱等其他实验设备联合使用，满足用户对各种测试环境的不同需求。除MTPS探头外·TCi另有瞬态热线法(Transient Line Source) 探头可选，用于测试熔融高分子、土壤、沥青、油、蜡等材料。 (1)施加已知电流到探头发热线圈上，向被测样品提供一小股热量； (2)受专利保护的“guard ring”技术，能够防止热量散失，保证热量沿着径向单向传递到被测样品。热量使得被测物体及探头接触面的温度上升，在探头上产生电压降； (3)通过探头表面的电压变化测定样品的热物性。 技术指标 导热系数测试范围： 0~500W/mK 广泛温度范围：-50~200℃ 无需样品制备，无损测试 测试时间快速：0.8~2.5秒 适用范围：可测试固体，液体，粉体，胶体 最小测试样品尺寸：0.71"(18mm)直径 最大测试样品尺寸：不限 最小测试试品厚度：通常0.02"(0.5mm)，基于测试物体的热传导性 ASTM标准： ASTM D7984、ASTM D5334、ASTM D5930 、IEEE 442-1981 导导热系数仪在气凝胶材料上的应用 现阶段气凝胶产品主要包括 1.气凝胶颗粒：气凝胶材料本身在隔热隔音、水体净化、气体吸附等方面有突出优势，可替代活性炭作为-一种耗材。2.纳米孔气凝胶复合绝热材料：工业建筑领域应用中，气凝胶与玻璃纤维毡复合经加工就做成了气凝胶毡，使得其导热系数成倍降低；日用品领域中，与纺织品复合，使得其隔热保温性能又上一台阶。目前·新型气凝胶的应用主要集中在节能与环保领域。 未来的产品主要将应用在以下几个方面： 防弹涂层：根据相关试验研究，在金属片上加一层厚度为6毫米的气凝胶，炸药直接炸中，金属片也分毫无伤。吸波涂料：吸收雷达波，达到隐形效果。 储能器件 高技术强激光研究方面 气凝胶作为最早应用在航空航天领域的新材料，有许多神奇的特性，对于未来的应用空间，很难准确预计其发展前景，还得依靠社会以及产业界的想象力，让这种纳米新材料走进实验室，实现其应用价值。 C-Therm的TCi导热系数分析仪能够为气凝胶在产业化过程中，提供技术支撑。 应用案例一 C-ThermTCi的导热系数分析仪，可测试导热系数范围下限为0.01W/mK， 为气凝胶等隔热材料导热系数测试提供强大的支持。 客户提供了三种已知导热系数值的市售气凝胶样品，采用C-Therm的TCi导热系数分析仪测试三种材料的导热系数。从图中可知，材料的测试数据与已知结果相一致，差别小于4%。 应用案例二 TCi在测试氧化硅气凝胶和聚乙烯醇复合材料导热系数的应用 首尔大学的JaeRyoun Youn教授通过向亲水性的聚乙烯醇中添加疏水性的气凝胶材料，两者材料之间产生界面，可以保存气凝胶的孔道，从而得到低导热系数的聚乙烯醇气凝胶复合材料。 上图对比了原材料和添加气凝胶后材料的导热系数，复合材料的导热系数要明显低于原材料的导热系数 上图表明，实际复合材料的导热系数要低于具有完美界面材料的导热系数，因为复合材料由于保存了气凝胶的孔洞，界面不完整，但是导热系数则大大降低。通过增加气凝胶的含量，可进一步降低材料的导热系数。 应用案例三；TCi在多孔二氧化硅气凝胶材料上的应用 美国苏菲亚大学的Gutzov教授研究了在亚临界干燥条件下制备的多孔二氧化硅气凝胶材料在热泵壳体的绝缘填充上的应用 制备获得的气凝胶材料的导热系数与市售气凝胶导热系数对比 制备方法 Measurement Effusitivity Thermal 1m R2 conductivity m (ws"21 (WmK5 Chemically prepared aerogel 1 T270 23.940 0.033 45.984 0.997 2 T270 24.475 0.033 45.934 0.997 3 T270 25.204 0.034 46.089 0.997 4 T270 23.273 0.033 45.875 0.997 CABOT LumiraTMaerogel 1T270 27.573 0.034 46.298 0.997 2T270 27.197 0.034 46.184 0.997 3 T270 27.334 0.034 46.204 0.997 4 T270 27.145 0.034 46.197 0.997 由C-ThermTCi导热系数仪测试可得，制备的气凝胶材料导热系数与市售的CABOT气凝胶材料导热系数保持一致 纳米技术的发展使得气凝胶新材料、新方法不断出现，研究热点主要集中在能源材料，光学材料，磁性材料，催化剂材料，隔热隔音材料等方面。目前存在的问题和主要的发展方向是： 1，制备机理有待进一步研究； 2，功能型气凝胶材料的研究有待深入。 3，，国内对气凝胶的研究仅限于硅气凝胶和碳气凝胶方面的研究，对其他气凝胶的研究和应用还较少。 4， 目前气凝胶最成功的应用是航天领域，组委超级绝热材料用作航天飞机的隔热瓦。 C-Therm的TCi导热系数仪测试范围广泛，且快速准确，能够测试导热系数范围下限为0.01W/mK，非常适合气凝胶及其隔热材料导热系数的测试，我们也会不断努力，完善和改进我们的技术水平，不断满足科研应用的需求，为材料事业的发展贡献自己的一份力量。 我们的客户： 清华大学 中国工程物理研究院 NASA 美国海军 中国科学院 中国石油天然气集团公司 霍尼韦尔 厦门大学 中国航天科技集团 加拿大自然资源部 美国陆军 一飞利浦 东华大学 Nanocomposix 杜邦 加州大学伯克利分校 北京化工大学 宝洁 三星 新加坡国立大学 中国石油大学 香港城市大学 中国矿业大学(北京) 中国地质大学 东南大学 南京林化所 华侨大学 联系我们 C-Therm Technologies Ltd. 邮箱：jzhang@ctherm.com 电话：021-36368319 13162718817 中文网站：www.ctherm.com.cn 上海办事处：虹口区花园路128号7街区D座201室 ( 北京办事处：北京市朝阳区马泉营香江北路8号华人写字楼D06室 ) 气凝胶是目前世界上最轻的固体、导热系数最低的材料，具有众多可以颠覆传统技术的特点，并且新的优良特性不断地被发现。《SCIENCE》杂志将气凝胶列为未来全球最具潜力十大新材料之一。2007年9月泰晤士报发表英国专家文章称“气凝胶–一个可以改变世界的材料”。在作为隔热材料方面，硅气凝胶纤细的纳米网络结构有效地限制了局域热激发的传播，其固态热导率比相应的玻璃态材料低2—3个数量级。纳米微孔洞抑制了气体分子对热传导的贡献。硅气凝胶的折射率接近l，而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上，能有效地透过太阳光，并阻止环境温度的红外热辐射，成为一种理想的透明隔热材料，在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。通过掺杂的手段，可进一步降低硅气凝胶的辐射热传导，常温常压下掺碳气凝胶的热导率可低达0．013w/m·K，是目前热导率最低的固态材料，可望替代聚氨脂泡沫成为新型冰箱隔热材料。掺入二氧化钛可使硅气凝胶成为新型高温隔热材料，800K时的热导率仅为0．03w/m·K，作为军品配套新材料将得到进一步发展。气凝胶的高比表面积，高孔隙率，超低密度，极低导热系数，低声速，低折射率，低介电常数和高介电强度，疏水亲油和亲水疏油可控，纳米孔洞大小可控等特性使其具有超强吸附力、吸能、隔热保温保冷、隔噪音、阻隔辐射、绝缘、承受高电压、防水、催化、缓释等诸多功能，且材料本身环保无毒，原料易得。气凝胶独特的结构特性使得其在热学、电学、声学、光学等方面均具有优异的性能。