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或串聯形成的電池模組,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?。如果電芯與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,氣凝膠材料的表現值得期待!
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