試論氣凝膠用于冰箱外殼的可能性

【摘 要】納米多孔SiO_2氣凝膠隔熱復(fù)合材料具有良好力學(xué)性能、低導(dǎo)熱系數(shù)、低密度等優(yōu)點(diǎn)，該材料在在航天航空熱防護(hù)系統(tǒng)、熱力工程、化工行業(yè)、冶金、消防等領(lǐng)域都有著很廣闊的前景。隨著家電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，以及審美觀念的改變。家電產(chǎn)品在在人們生活中不僅僅只是家庭的必需品，更是家庭審美水平以及社會(huì)地位的體現(xiàn)。對(duì)于冰箱的外觀材料研究直接關(guān)系到冰箱的整體外觀與制造工藝，對(duì)于材料的不斷優(yōu)化與研究，將著實(shí)影響著家電行業(yè)的發(fā)展。運(yùn)用全新透明輕質(zhì)材料的電冰箱，將在未來促進(jìn)整個(gè)家電行業(yè)的材料的進(jìn)步。

【關(guān)鍵詞】電冰箱 氣凝膠 新材料

在國內(nèi)外家電行業(yè)的不斷競(jìng)爭(zhēng)之下，家電企業(yè)只有不斷加強(qiáng)自身的制造技術(shù)與研發(fā)水平，在工業(yè)設(shè)計(jì)中不斷貼合當(dāng)下的社會(huì)與市場(chǎng)潮流，進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)新。才能夠研發(fā)并生產(chǎn)出更加出色的家電產(chǎn)品。與此同時(shí)對(duì)新材料的不斷認(rèn)識(shí)與研究，并對(duì)新材料進(jìn)行創(chuàng)新性的運(yùn)用，將會(huì)使得家電企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力得到大幅提升。

一、電冰箱外觀材料改進(jìn)的必要性

現(xiàn)在的環(huán)保冰箱一般采用了新型的材料，陶氏化學(xué)開發(fā)了一種PASCAL聚氨酯材料，使冰箱內(nèi)部保持低溫，隔開溫暖的空氣，這也是冰箱外表摸上去并不總是冰冷的原因。這種材料缺點(diǎn)在于其阻燃性能差，燃燒速度快且過程中會(huì)產(chǎn)生過度溶滴，容易導(dǎo)致火勢(shì)加速蔓延。并且，聚氨酯在燃燒時(shí)還會(huì)產(chǎn)生更多的有毒氣體，以一氧化碳（CO）為主。雖然眼下PASCAL聚氨酯材料材料是比較廉價(jià)的材料，但是大量使用該材料的直接后果是，回收的困難，以及資源的浪費(fèi)。并且PASCAL聚氨酯材料保溫板配方配置方法比較雜亂，這就造成了板材的物理穩(wěn)定性不是很好。

二、電冰箱外觀材料的主要選擇可能

（一）目前的主要材料利弊

硬質(zhì)聚氨酯塑料是以異氰酸酯和多元醇為基本原料聚合制造而成的結(jié)構(gòu)致密的微孔泡沫體，它具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、透水性差，吸濕性差、絕緣、防震、吸音、耐油耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良性能，但是基本沒有回收利用價(jià)值。HIP超薄真空保溫板，為無機(jī)類材料， 耐火A級(jí)，隔熱保溫性能較好，導(dǎo)熱系數(shù)在0.008以下，節(jié)能效果突出，保溫效果是其他傳統(tǒng)保溫的3-8倍，所需保溫厚度是傳統(tǒng)保溫的三分之一至八分之一。采用無機(jī)、無毒芯材，低能耗零排放加工工藝，不產(chǎn)生廢氣、廢水，屬環(huán)保低碳型保溫材料。輕質(zhì)，運(yùn)輸、搬運(yùn)方便，施工工藝簡(jiǎn)單，粘貼效率高。價(jià)格較高，因?yàn)檎婵詹牧希荒墁F(xiàn)場(chǎng)切割彎曲，嚴(yán)禁重物敲擊，銳物刺穿。

（二）氣凝膠的主要技術(shù)性能

氣凝膠纖細(xì)的納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有效地限制了局域熱激發(fā)的傳播，其固態(tài)熱導(dǎo)率比相應(yīng)的玻璃態(tài)材料低2至3個(gè)數(shù)量級(jí)。納米微孔洞抑制了氣體分子對(duì)熱傳導(dǎo)的能力。硅氣凝膠的折射率接近l，并且對(duì)紅外光和可見光的湮滅系數(shù)之比達(dá)90以上，能有效地透過太陽光，并阻止環(huán)境溫度的紅外熱輻射，成為一種理想的透明隔熱材料，在航空航天和建筑物節(jié)能方面已經(jīng)得到應(yīng)用。通過摻雜的手段，可進(jìn)一步降低硅氣凝膠的輻射熱傳導(dǎo)，常溫常壓下?lián)教荚貧饽z的熱導(dǎo)率可低達(dá)0.013w/m·K，是目前熱導(dǎo)率最低的固態(tài)材料，可望替代聚氨脂泡沫成為新型冰箱隔熱材料。

（三）氣凝膠的加工工藝

氣凝膠最初是采用“超臨界干燥”方法制備生產(chǎn)，所以將氣凝膠定義為：濕凝膠經(jīng)超臨界干燥所得的材料，稱之為“氣凝膠”。在上世紀(jì)90年代中后期，伴隨著常壓干燥技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，普遍接受的定義是：不論采用何種干燥方法，只要是將濕凝膠中的液體被氣體所替代，同時(shí)凝膠特有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本不變，這樣所得的材料都稱為氣凝膠。氣凝膠的結(jié)構(gòu)特征是擁有高通透性的圓筒形多分枝納米多孔三位網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，擁有極高孔洞率、極低的密度、超高孔體積率，其體密度在0.003-0.500 g/cm-3范圍內(nèi)可調(diào)。

三、利用先進(jìn)綠色技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外殼材料的無害化回收

（一）未來家用電器、電冰箱的制造材料應(yīng)該以無毒無害方便回收可多次利用的材料為主。在環(huán)境保護(hù)及化學(xué)工業(yè)方面。納米結(jié)構(gòu)的氣凝膠還可作為新型氣體過濾 ，與其它材料不同的是該材料孔洞大小分布均勻，氣孔率高，是一種高效氣體過濾材料。由于該材料特別大的比表而積.氣凝膠在作為新型催化劑或催化劑的載體方而亦有廣闊的應(yīng)用前景。所以通過對(duì)于氣凝膠的耐久性，以及綜合保溫性能的研究，我們可以將電冰箱等家電中回收的氣凝膠材料運(yùn)用到其他領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)氣凝膠的多次甚至無限重復(fù)利用。家電不僅僅與我們的生活息息相關(guān)，更關(guān)系著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，綠色材料不僅注重家電使用過程中的節(jié)能，更考慮到蘊(yùn)含在材料生產(chǎn)過程中的能源消耗量，在滿足電冰箱的使用功能和結(jié)構(gòu)安全的前提下，盡可能地選用生產(chǎn)能耗低、回收利用率較高的材料。為實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)繼續(xù)加大氣凝膠制備工藝的深入研究。

（二）氣凝膠材料技術(shù)實(shí)例分析

2002年，美國宇航局創(chuàng)立的阿斯彭氣凝膠公司生產(chǎn)了一種更加堅(jiān)固，柔韌性更好的氣凝膠。現(xiàn)在它正用來為人類參與航空航天探索所穿的太空服研制一種保溫隔熱襯里材料，據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是：?jiǎn)螌哟蠹s18mm的氣凝膠可以幫助保護(hù)宇航員抵御零下130度左右的低溫。

四、結(jié)語

凝膠作為比較有前途的一種材料，前景和前景是毋庸置疑的，就目前的科研條件與制備工藝來說，氣凝膠的研發(fā)成本與制造工藝將逐步的降低、簡(jiǎn)化。隨著科技的不斷發(fā)展，氣凝膠將會(huì)越來越多的應(yīng)用到我們生活當(dāng)中。

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