188-8955-5758
188-8955-5758
多孔隔热材料是指具有气孔率高、体积密度小、热导率低等特性的材料，能够有效阻隔热量的传递。多孔耐火制品是通过在材料内部形成大量气孔而实现其隔热性能的，因此气孔的形成是多孔隔热材料制备过程中最重要的环节。近年来，多孔隔热材料在注重低导热的同时，不断朝着优质高效、多品种、系列化方向发展，研究工作主要涉及以下三个方面：
(1)新型多孔隔热材料制品的开发;
(2)保温机理及影响因素的研究;
(3)多孔隔热材料的制备及工艺优化。
下面主要从传热的角度来阐述多孔隔热材料的热导率，包括隔热材料的传热机理、隔热材料热导率的降低途径以及隔热性能的影响因素。隔热材料的隔热行为是一个极其复杂的过程，其根本在于降低其热导率。由于多孔隔热材料中大量的气孔的存在，因此其的热传递就是通过固相与气相的传热。当热量在材料内部传递时，传递方式分为绕开气孔在固相中传热和穿过气孔气相传热。其中，穿过气孔的气相传热包括气体自身的传导、对流传热与辐射传热)。在隔热材料的传热过程中，各种传热机理可能共同发挥作用，从而导致耐火材料的传热呈非线性行为。
多孔隔热材料是由多相材料聚集体。因此，影响隔热材料热导率的因素也很多，归纳主要有：气相的含量和分布、化学矿物组成及结晶状态等。
(1)气相对传热的影响
一般而言，轻质隔热材料的气孔率一般都在45%以上，因此轻质隔热材料的主要为气相。因为固相的热导率高于气相的热导率，因此，在低温下，材料的热导率随着气孔率的增大而减小。但是，在一般隔热材料气孔尺寸范围内(1微米～数毫米)，隔热材料气孔率增大，孔径变大以及气孔数量的减少会致使气固界面数量减小，在高温时，易产生辐射传热。且随着温度升高，辐射传热在整个传热过程所占比例会增大，因此，对于同样材质的试样，气孔率越高，随温度升高，其热导率增大越快。每种隔热材料都会有一个最 佳气孔率，在该特定温度下，过高或过低的气孔率都会使其热导率增大。
(2)气孔尺寸的影响
当气孔率保持不变时，隔热材料的热导率主要取决于材料内部的气孔形状、尺寸及相互之间的连通情况。气孔尺寸越小，材料的热导率降低，其主要原因在于：(1)气孔尺寸的减小降低了对流传热效率;(2)气固界面的增多，增大了固体传导距离，降低了材料的热传导。因此，在保持材料气孔率不变的情况下，减小气孔孔径有助于热导率的降低。Loeb模型入=4γdδεT3给出了气孔孔形因子γ、气孔尺寸d、辐射常数δ、热发射率ε占、绝 对温度T之间的关系。但是Loeb模型只适用于气孔直径>1um的绝热材料;当气孔尺寸为纳米级，无法预测其热导率。大量研究和理论推导证明：当气孔尺寸<50nm，气孔基本上处于真空状态，即气体被吸附在孔壁上，气孔内空气处于静止状态。
(3)固相对传热的影响
固相的热传导占隔热材料热传递70%。从相组成看，隔热材料中的固相可分为玻璃相和结晶相。由于玻璃相中原子或离子为无序排列，且原子或离子为有序排列，因而玻璃相的热导率一般要低于结晶相;但是，随着温度的升高，玻璃相的粘度降低，有利于质点运动的阻力的较小，进而使其热导率增大。对于结晶相胃炎，结晶相不同，随着温度的升高，原子或离子的热振动和非谐振性增加，也可降低材料的热导率。
