Trident 導熱系數分析儀應用專題—氣凝膠材料

C-Therm 

Trident 導熱系數分析儀

C-Therm Trident的MTPS配置采用改良瞬態平面熱源法（Modified Transient  Plane Source），可直接對固體、液體、粉末和膠體等各種材料的導熱系數進行快速且精確地測定，獨立的氣凝膠校準模塊，專用于氣凝膠絕熱材料導熱測試，在0.005~0.05W/mK區間有著絕佳的精度，且溫度范圍適用于-50 ~ 500℃，能夠滿足各種類型氣凝膠材料的測試需求。

Trident可用于實驗室研發，質檢控制及生產制造過程，并可非常方便地同控溫箱、高壓倉和手套箱等其他實驗設備聯合使用，滿足用戶對各種測試 環境的不同需求。除MTPS法外，Trident另有瞬態平面熱源法（Transient  Plane Source）、探針法（Transient Line Source）和瞬態熱線法（THW）可選。

首爾大學的Jae Ryoun Youn教授向親水性的聚乙烯醇中添加疏水性的氣凝膠材料，兩材料之間產生界面，可以保存氣凝膠的孔道，從而得到低導熱系數的聚乙烯醇氣凝膠復合材料。

圖2-聚乙烯醇氣凝膠復合材料制備過程

圖3-聚乙烯醇氣凝膠復合材料制備過程

圖3中對比了原材料和添加氣凝膠后的復合材料的導熱系數，可知復合材料的導熱系數要明顯低于原材料的導熱系數。

圖4-導熱系數隨氣凝膠組分變化圖

由圖4可得，實際復合材料的導熱系數要低于具有完美界面材料的導熱系數，因為復合材料保存了氣凝膠的孔洞， 界面不完整，所以導熱系數大大降低。通過增加氣凝膠的含量，可進一步降低材料的導熱系數。

在第11屆東南亞大學聯盟（SEATUC）研討會上發表的一篇論文中，發明了疏水性稻草基纖維素氣凝膠。該氣凝膠采用溶膠-凝膠工藝，以NaOH-聚乙二醇（PEG）水溶液為原料，并結合冷凍干燥法制備。研究者使用C-Therm熱導儀測量了樣品的熱導率。數據結果如下：

圖5-所調查的氣凝膠樣品的熱導率與常見隔熱材料的熱導率比較

Ba Thai 等人在《膠體與表面》雜志發表的一篇論文中，成功開發出一種利用回收輪胎纖維 (RCTF) 制成的新型橡膠氣凝膠。該橡膠氣凝膠采用聚乙烯醇 (PVA) 和戊二醛 (GA) 作為交聯劑，采用冷凍干燥法合成，并使用Trident 導熱系數分析儀測定了氣凝膠的熱導率。研究結果如圖6所示：

圖6-各種橡膠氣凝膠的密度、孔隙率和熱導率

上述兩個案例研究不僅體現了氣凝膠的多樣化成分，也展現了Trident 導熱系數分析儀在氣凝膠測試領域的豐富應用經驗。目前，Trident 導熱系數分析儀為測定氣凝膠的熱性能提供了極具競爭力的解決方案，適用于從原始氣凝膠粉末到塊狀氣凝膠。        

氣凝膠及其復合材料的傳統測量方法是穩態測量，而現在使用 C-Therm 的MTPS 傳感器可以更快地進行測量，且不會犧牲測試的精度。

美國蘇菲亞大學的Gutzov教授研究了在亞臨界干燥條件下制備的多孔二氧化硅氣凝膠材料在熱泵殼體的絕緣填充上的應用，相關研究如下：

圖7-多孔二氧化硅氣凝膠材料制備方法

圖8-制備獲得的氣凝膠材料的導熱系數與市售氣凝膠導熱系數對比

由Trident 導熱系數分析儀測試可得，制備的氣凝膠材料導熱系數與市售的CABOT氣凝膠材料導熱系數保持一致。

C-Therm 的Trident 導熱系數分析儀憑借其先進的技術和獨特的測試方法，在氣凝膠材料領域發揮著不可替代的作用。

從氣凝膠材料的研發階段，幫助研究人員深入了解材料熱性能、優化材料配方和制備工藝，到生產過程中的質量控制，確保原材料和成品的質量穩定性，再到應用場景中的性能評估，為氣凝膠材料在不同領域的實際應用提供可靠的數據支持。