世界上最輕的固體是什么?它比棉花還要輕,每立方厘米的密度最低能夠達到0.16毫克,是空氣密度的六分之一,被稱為“凍住的煙”。
隔熱保溫絕佳性能
氣凝膠是一種輕質納米多孔材料,它纖細的納米多孔網(wǎng)絡結構和高達98%的孔隙率能夠有效限制固態(tài)熱傳導和氣態(tài)熱傳導效應,這就決定了它具備絕佳的隔熱、保溫性能。
氣凝膠的這些性能,已經(jīng)在實踐中得到了應用。比如:開采石油時,為了保持石油的流動性,就需要實現(xiàn)管道保溫,如果在石油管道外層包裹氣凝膠,只需要2cm厚,就能夠在輸送過程中實現(xiàn)保溫,降低能耗損失;美國的“火星探路者”運載火箭,和俄羅斯的“和平”號空間站,特別是在“中國空間站”、“神州載人飛船”、“祝融號火星車”、“長征系列火箭”等中國航天領域大顯身手,都采用了硅氣凝膠作為隔熱保護材料。氣凝膠隔熱保溫特性的應用,對于降低能耗、設備溫控有著重要意義。
汽車電池的“防火墻”
從航天領域到工業(yè)領域,氣凝膠的性能都得到了實踐的檢驗,所以當其延伸到民用領域時,自然有技術積累的優(yōu)勢。隨著新能源汽車的快速發(fā)展,氣凝膠嶄露頭角的契機也來到了。
氣凝膠在新能源汽車電池方面的應用,起到了“防火墻”的作用。
氣凝膠應用于汽車發(fā)動機隔熱及鋰電池熱防護
新能源汽車動力電池是由許多獨立電芯通過并聯(lián)或串聯(lián)形成的電池模組,當新能源汽車充電時,電能將儲存在每個電芯內部。一旦某一個電芯由于外部穿刺或者內部缺陷引起短路,其內儲存的能量會被瞬時釋放出來,轉變?yōu)榇罅繜崮堋H绻娦九c電芯之間沒有隔離措施,那么短路可能擴散,熱失控累加到散熱系統(tǒng)無法承受,引起連鎖反應,短時間內引燃整個電池組。所以,用在電芯之間的絕緣、隔熱、阻燃材料至關重要。
氣凝膠保護電池電芯
氣凝膠剛好是同時兼具絕佳的絕緣、隔熱、阻燃效果的一種材料,將氣凝膠填充于電芯與電芯之間,絕緣、隔熱、阻燃它們同時發(fā)揮著各自的作用。那么即使個別電芯熱失控,散熱系統(tǒng)可以快速地將溫度控制在燃點以下,有效的控制熱失控,那么電池組就不會輕而易舉被“點燃”;即使有一塊電芯被“點燃”了,由于包裹著電芯的材料具有非常強的隔熱、阻燃防護性能,能耐受住火焰造成的高溫能量瞬間沖擊,控制燃燒傳播,不會連鎖反應“牽連”到電池中的其他電芯,從而為汽車駕乘人員爭取更長的逃生時間。
另一方面,在寒冷的冬季,氣凝膠對電芯有著絕佳的保溫效果,防止電動車因天氣過冷而導致電池續(xù)航能力降低。
汽車輕量化新材料
對于汽車來說,整體設計越緊湊越好,電池體積越小越好,因為只有這樣,才能減少汽車自重,充分運用每一寸空間,實現(xiàn)汽車輕量化。
氣凝膠作為“最輕的固體”,隔熱性能最好的材料之一,對于汽車輕量化的作用也十分明顯,僅僅需要薄薄的1毫米,重量約2千克,就能實現(xiàn)整輛新能源汽車電池組的絕緣、阻燃、隔熱效果,即輕便又實用。
相信隨著科技的發(fā)展,氣凝膠的運用將會越來越廣泛,越來越成熟;而對于目前正在高速發(fā)展的新能源汽車領域,氣凝膠材料的表現(xiàn)值得期待!
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