客观日本

日本产综研利用天然高分子成功研发高性能绝热材料

2015年12月14日 化学材料

日本产业技术综合研究所化学过程研究部研究员竹下觉带领的研究团队近日,利用从螃蟹等动物甲壳中提取出的天然高分子壳聚糖为原材料,成功研发出具有高柔韧度的高性能绝热材料。该材料制造工序简单,有望作为住宅玻璃隔热贴纸、汽车玻璃隔热材料得到广泛应用。

近年来,可降低能源消耗的层压式玻璃、真空隔热玻璃等隔热技术越来越多地被用于新住宅建造等领域。但因此类玻璃笨重、厚、施工架设规模大且成本高等缺点,实现在住宅、汽车领域的普及还面临诸多困难。

本次研发的新型绝热材料的制备工序为:首先将壳聚糖在淡醋酸中溶解,然后加入甲醛溶剂使壳聚糖分子间进行化学融合,形成湿凝胶体;此后,将凝胶体中所含的溶剂液体替换为甲醇,再用高压二氧化碳进行干燥处理去除甲醇后即可制成。

新型绝热材料中,重量最轻的气凝胶中97%为空气,由直径仅为5~10纳米(1纳米=10亿分之一米)的微小壳聚糖纤维粘连,呈三位网状均匀结构。

在抗压实验中,透明且隔热的二氧化硅气凝胶(气凝胶为具有超低密度、高通透性纳米级多孔三维网状结构材料的总称)绝热材料变形度达10%时就会断裂;而本次研发的新型绝热材料即使变形度超过95%也不会断裂,且材料能够保持均一承压。薄型绝热材料甚至可以用手弯折,柔韧度很高。

该新型绝热材料的导热率也优于目前普遍使用的玻璃棉、泡沫聚苯乙烯等柔韧型绝热材料,隔热性能不亚于二氧化硅气凝胶。

针对壳聚糖分子间化学融合所导致的着色(黄色)现象,研究团队称:“降低壳聚糖材料溶剂和淡醋酸溶剂的浓度时,绝热材料密度随之变低,可淡化着色。”研究团队表示,今后会针对消除着色的课题推动研究,实现窗户绝热材料的实际应用。

日本产综研利用天然高分子成功研发高性能绝热材料

产综研研发的绝热材料的构造模式图(左)及电子显微镜照片(右)

新闻原稿URL
https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2015/pr20151109/pr20151109.html

文/CRCC编辑部 图片/转自新闻原稿

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