客观日本

日本开发出高柔软性与高功能复合隔热材料的量产工艺

2019年02月12日 化学材料
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近年来,汽车、住宅、电子设备等各行各业从节能、热管理和安全性的角度出发,对具备高性能和高柔软性的隔热材料的需求日益高涨。高性能隔热材料的代表性材料为真空隔热材料,不过这种材料需要内部保持真空状态,所以无法应用于薄板材和曲面等形状。因此,业界推出了由极低密度的硅胶——二氧化硅气凝胶与无纺布和聚合物等复合而成的材料,由于无需保持真空状态,而且加工性能优异,已经投入实用,但存在二氧化硅容易剥落掉渣、不够柔软容易碎裂等问题,因此目前尚未广泛普及。

对此,日本的Inoac技术研究所公司与日本产业技术综合研究所(简称“产综研”),在2014年共同开发了由轻量高强度的聚丙烯和导热率较低的二氧化硅气凝胶构成的非真空复合隔热材料“柔性气凝胶”。该隔热材料的导热率为0.016W/(m·K),隔热性能接近真空隔热材料(导热率为0.01W/(m·K)),而且能进行切割和曲面加工,另外,通过将二氧化硅气凝胶浸入聚丙烯内部,还解决了掉渣问题。双方从2017年度开始,在日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的“战略性节能技术创新项目”下开发旨在实现柔性气凝胶实用化的大型样品制作工艺。此次开发出了柔性气凝胶的量产工艺,成功制作了长达30米的卷状样品。

日本开发出高柔软性与高功能复合隔热材料的量产工艺

图1:此次制作的高性能复合隔热材料卷(宽400mm×长30m×厚2mm)

日本开发出高柔软性与高功能复合隔热材料的量产工艺

图2:高性能隔热材料的导热率和柔软性

Inoac技术研究所与产综研首先对超临界干燥装置内的二氧化碳气体进行流体解析模拟,优化了材料卷的卷绕方法和干燥工艺,并选取了可在短时间内干燥卷状样品的压力及温度等工艺条件,开发出了超长卷状隔热材料样品的制作技术(图3)。这样就可以制作大面积的高性能隔热材料样品,有助于面向具体用途开发产品。通过优化制造工艺等,实现了量产并降低了制造成本。

日本开发出高柔软性与高功能复合隔热材料的量产工艺

图3:此次开发的量产工艺的关键

日本开发出高柔软性与高功能复合隔热材料的量产工艺

图4:利用通过此次开发的量产工艺制作的样品片材制作的样品
(左:食品托盘,右:器具运输托盘)

文 JST客观日本编辑部

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