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气凝胶能隔音吗(黑科技新材料——气凝胶,在高铁上的应用)

发布时间:2023-05-05 17:55:38

星光电脑为您整理了气凝胶能隔音吗,还有黑科技新材料——气凝胶,在高铁上的应用和气凝胶隔热棉可以粘吗,下面一起来看气凝胶的作用吧。

气凝胶能隔音吗

气凝胶隔热棉可以粘吗

不可以。气凝胶隔热棉是隔热隔音的物品,是不可以粘的。气凝胶隔热棉具有高孔隙率、低导热系数等特性,从而在抑制热传导方面做到了极致。

黑科技新材料——气凝胶,在高铁上的应用

近些年来,我国 科技 逐渐崛起,发展势头堪称井喷之势!大家都在为我国的 科技 发展感到骄傲。据新华社报道,截至去年年底,中国高铁营业里程达到3.79万公里,占世界高铁总里程的69%,稳居世界第一,技术更是领先世界!

你知道吗,在我们的高铁动车上应用了一项21世纪新型材料!

它就是黑 科技 气凝胶!

气凝胶——这个被确定为世界上最轻、导热系数最低的固态材料!它同时拥有着15项吉尼斯世界纪录。

一块厚度不到1厘米的气凝胶,当下面经受1000 高温火枪喷射时,上面的鲜花依然能完好无缺。

这个神奇的黑 科技 材料因具有低密度、低导热性、高孔隙率、耐高温、阻燃等优越性能,已经广泛应用于航空航天、石油化工、军工、热能工程、交通运输、纺织品和家用电器等领域。

我们都知道高铁车辆运行时速高,全车无烟防火,安全设计要求高,需要重量轻的不燃性保温材料。气凝胶毡是具防爆、超轻、减震吸能、防火、隔音降噪、保温隔热等综合性能于一体的复合材料,它在高铁动车上有什么性能优势呢?

一、隔音降噪

高铁在行驶过程中速度很高,可以达到时速300km/h以上,在高速行驶过程中车体与空气摩擦产生较高声压的噪音,而车体内部的噪声环境基本上控制在小于50分贝以下,必不可少的就是消音材料了。而气凝胶毡不仅密度小、质量轻,且有隔音降噪、减震吸能的性能,在车厢内层和外层之间有空隙之间加上一层气凝胶毡,可有效降低车厢内的噪音,为乘客营造舒适的环境。

二、保温隔热

高铁已经遍及到全国各地,在我国北方的黑龙江等省,冬季温度往往在零下30 左右,当列车在低温环境中行驶时,车厢内往往要开空调提高使车厢内温度。气凝胶毡保温隔热的性能不仅能隔离外部寒冷空气,还能保持车厢内适宜的温度,显著降低空调等能耗费用,间接为pm2.5的排放作贡献。

三、防火阻燃

我国有明文规定高铁上禁止吸烟,一方面是因为高铁设计为高度的封闭式结构,采用的是全电脑自动控制、空气内循环系统。在这个有限的高封闭性空间中,烟味、异味及其它有毒有害气体可能通过空调系统的传播而影响其他旅客 健康 。另一方面吸烟会引发火灾,一旦失火后果不堪设想。气凝胶毡防火阻燃的性能可以阻挡一节车厢失火引发的连锁反应,为乘客逃生保驾护航。

我们努力科普更多关于气凝胶的相关知识,可持续关注了解。

他们居然搞出这种比空气还轻的物体

气凝胶的作用

在分形结构研究方面。硅气凝胶作为一种结构可控的纳米多孔材料,其表现密度明显依赖于标度尺寸,在一定尺度范围内,其密度往往具有标度不变性,即密度随尺度的增加而下降,而且具有自相似结构,在气凝胶分形结构动力学研究方面的结构还表明,在不同尺度范围内,有三个色散关系明显不同的激发区域,分别对应于声子、分形子和粒子模的激发。改变气凝胶的制备条件,可使其关联长度在两个量级的范围内变化。因此硅气凝胶已成为研究分形结构及其动力学行为的最佳材料。
在“863”高技术强激光研究方面。纳米多孔材料具有重要应用价值,如利用低于临界密度的多孔靶材料,可望提高电子碰撞激发产生的X光激光的光束质量,节约驱动能,利用微球形节点结构的新型多孔靶,能够实现等离于体三维绝热膨胀的快速冷却,提高电子复合机制 产生的x光激光的增益系数,利用超低密度材料吸附核燃料,可构成激光惯性约束聚变的高增益冷冻靶。气凝胶纤细的纳米多孔网络结构、巨大的比表面积、结构介观尺度上可控,成为研制新型低密度靶的最佳候选材料。
在作为隔热材料方面。硅气凝胶纤细的纳米网络结构有效地限制了局域热激发的传播,其固态热导率比相应的玻璃态材料低2—3个数量级。纳米微孔洞抑制了气体分子对热传导的贡献。硅气凝胶的折射率接近l,而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上,能有效地透过太阳光,并阻止环境温度的红外热辐射,成为一种理想的透明隔热材料,在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。通过掺杂的手段,可进一步降低硅气凝胶的辐射热传导,常温常压下掺碳气凝胶的热导率可低达0.013w/m·K,是目前热导率最低的固态材料,可望替代聚氨脂泡沫成为新型冰箱隔热材料。掺入二氧化钛可使硅气凝胶成为新型高温隔热材料,800K时的热导率仅为0.03w/m·K,作为军品配套新材料将得到进一步发展。
由于硅气凝胶的低声速特性,它还是一种理想的声学延迟或高温隔音材料。该材料的声阻抗可变范围较大(103—107 kg/m2·s),是一种较理想的超声探测器的声阻耦合材料,如常用声阻匝Zp=1.5×l07 kg/m2·s的压电陶瓷作为超声波的发生器和探测器,而空气的声阻只有400 kg/m2·s。用厚度为l/4波长的硅气凝胶作为压电陶瓷与空气的声阻耦合材料.可提高声波的传输效率,降低器件应用中的信噪比。初步实验结果表明,密度在300 kg/m3左右的硅气凝胶作为耦合材料,能使声强提高30 dB,如果采用具有密度梯度的硅气凝胶,可望得到更高的声强增益。
在环境保护及化学工业方面。纳米结构的气凝胶还可作为新型气体过滤 ,与其它材料不同的是该材料孔洞大小分布均匀,气孔率高,是一种高效气体过滤材料。由于该材料特别大的比表而积.气凝胶在作为新型催化剂或催化剂的载体方而亦有广阔的应用前景。
在储能器件方面。有机气凝胶经过烧结工艺处理后将得到碳气凝胶 这种导电的多孔材料是继纤维状活性碳以后发展起来的一种新型碳素材料,它具有很大的比表面积(600—1000 m2/kg)和高电导率(10—25 s/cm).而且,密度变化范围广(0.05—1.0 g/cm3).如在其微孔洞内充入适当的电解液,可以制成新型可充电电池,它具有储电容量大、内阻小、重量轻、充放电能力强、可多次重复使用等优异特性,初步实验结果表明:碳气凝胶的充电容量达3×104/kg2,功率密度为7 kw/kg,反复充放电性能良好。
在材料的量子尺寸效应研究方面。由于硅气凝胶的纳米网络内形成量子点结构,化学气相渗透法掺Si及溶液法掺C60的结果表明,掺杂剂是以纳米晶粒的形式存在,并观察到很强的可见光发射,为多孔硅的量子限制效应发光提供了有力证据。利用硅气凝胶的结构以及C60的非线性光学效应,可进一步研制新型激光防护镜。通过掺杂的方法还是形成纳米复合相材料的有效手段。
此外,硅气凝胶是折射率可调的材料,使用不同密度的气凝胶介质作为切伦柯夫阀值探测器,可确定高能粒子的质量和能量。因高速粒子很容易穿入多孔材料并逐步减速,实现“软着陆”,如选用透明气凝胶在空间捕获高速粒子,可用肉眼或显微镜观察被阻挡、捕获的粒子。
作为一种新型纳米多孔材料,除硅气凝胶外,已研制的还有其它单元、二元或多元氧化物气凝胶、有机气凝胶及碳气凝胶。作为一种独特的材料制备手段,相关的工艺在其它新材料研制中得到广泛应用,如制备气孔率极高的多孔硅、制备高性能催化剂的金属—气凝胶混合材料、高温超导材料、超细陶瓷粉末等。 1、制作火星探险宇航服
2002年,美国宇航局成立了一家公司,专门生产更结实更有韧性的气凝胶。美国宇航局2013年已经确定,在2018年火星探险时,宇航员们将穿上用新型气凝胶制造的宇航服。该公司的资深科学家马克·克拉杰沃斯基说,只要在宇航服中加入一个18毫米厚的气凝胶层,那么它就能帮助宇航员扛住1300℃的高温和零下130℃的超低温。“这是我见过的最有效的恒温材料。”马克如是说。
2、防弹不怕被炸
防弹是新型气凝胶的第二个重要用途。美国宇航局的这家公司正在对用气凝胶建造的住所和军车进行测试。根据试验室的试验情况来看,如果在金属片上加一层厚约6毫米的气凝胶,那么,就算炸药直接炸中,对金属片也分毫无伤。
3、可处理生态灾难
环保是新型气凝胶的第三个重要作用。科学家们将气凝胶亲切地称为“超级海绵”,因为其表面有成百上千万的小孔,所以是非常理想的吸附水中污染物的材料。美国科学家新发明的气凝胶居然能吸出水中的铅和水银。据这位科学家称,这种气凝胶是处理生态灾难的绝好材料,比如说1996年“海上快车”油轮沉没后,72000吨原油外泄,如果当时用上这种材料的话,那么就不会导致整个海岸受到严重的污染。
4、网球拍击球能力更强
新型气凝胶也将步入我们每个人的未来日常生活。比如说美国的Dunlop体育器材公司已经成功研发了含有气凝胶的网球拍。这种网球拍据说击球的能力更强;2012年年初,66岁的鲍博·斯托克成为第一个将气凝胶用于住房的英国人:“保温加热的效果非常好,我将空调的温度下降了5℃,结果室内的温度仍然非常舒适。”登山者也对气凝胶的运用充满了希望。英国登山家安尼·帕尔门特2011年登珠峰时所穿的鞋子就是使用了部分气凝胶材料,他的睡袋里也有一层这种新材料。

“冻烟”,改变世界的神奇材料

它能隔绝1300℃的高温和零下130度的低温。还兼具绝佳的隔音、吸油、抗强压、疏水等神奇功能。不久的将来,这种新材料可能会改变人类生活的方方面面。
昨天,去一家生产新材料的高新技术企业考察,见到了这种闻所未闻的黑科技产品---“冻烟”,瞬间感觉大开眼界。
这种新材料的学名叫气凝胶。看上去呈云雾状,淡蓝色,所以又称为“固态烟”或者“冻结的烟雾”(简称“冻烟”)。专家说,“冻烟”是个非常形象的比喻,它反映出气凝胶的两个特点:一个是轻,另一个是固态。看似脆弱不堪,其实非常坚固耐用。它能承受烈性炸药的爆炸冲击波,还能隔绝1300℃的高温。

简单来说,气凝胶就是液态凝胶的一种变脸。我们生活中常见的液态凝胶很多,比如果冻和冷冻过的鱼汤就是典型的液态凝胶。而通过科学的方法将液态凝胶里的液体成分由气体取代,就形成了气凝胶。具体来说,就是从一种硅胶中抽去水分,然后注入二氧化碳等气体制成的。气凝胶是由连续的二氧化硅固态材料所形成。由于二氧化硅的填充体积只有1%或更低。使得这种材料的体积密度接近于空气。因此,它被称为世界上最轻的固体材料。尽管气凝胶被归类为固体,但其中99%的物质都是气体。科学家说,由于材料上有上百万个小孔和皱褶,如果把1立方厘米的气凝胶全部展开的话,可以覆盖一个标准的足球场。
气凝胶创下15项吉尼斯纪录,在热学、光学、电学、力学、声学领域均具备奇特的性能,被称为改变世界的神奇材料。“它所带来的影响不亚于上世纪30年代发明的酚醛树脂、80年代的碳纤维以及已经影响世界几十年的硅”。
早期,因为生产成本极高,气凝胶仅仅被应用于航天和军事领域。随着科研的进一步深入,气凝胶将逐步走进人们生活的各个角落。
比如,我们昨天所考察的企业,主要产品就是以气凝胶为主要成分的锂电池隔热板(层),可以有效防止锂电池爆炸引起的火灾,以及外部火灾引起的锂电池爆炸。

最近,国外一家公司研发了一款气凝胶材质的防寒外套,这款外套仅有3mm厚,却可以媲美40mm鸭绒外套的保温效果。为了显示这件外套惊人的特性,测试人员用零下196℃的液氮进行喷射。外套内部仍然能保持32℃的体温!一些登山爱好者也开始选用这种材料的登山设备。英国登山爱好者安妮·帕门特在攀登珠峰时所穿的靴子和所用的睡袋都填充了气凝胶材料。他说,“当时惟一的问题是我的脚太热了,对登山者来说反倒麻烦。”

因为气凝胶具有超强的隔音效果,它将以史上最轻隔音材料被用作飞机发动机内的隔音材料,可将喷气发动机起飞时105分贝的轰鸣声降低到近似吹风机的16分贝声音大小。
还有,因为气凝胶的超疏水性,(既荷叶效应,超级不沾水),它可以被应用于室外天线上防止积雪,以及远洋轮船上,达到防污、防腐的效果。
此外,用它建造的房屋能够在炸弹的爆炸中安然无恙。

气凝胶还可用于环保,处理一些环境灾祸。因为它表面的无数个小孔对吸收水中污染物是最理想的。所以,科学家把它称作“最佳海绵”。它可以吸附泄漏在海面上的原油,除去水中的铅和水银。同济大学一个研究小组还研究出一种气凝胶材料,用于海水的淡化,取得了良好的海水淡化效果。
专家介绍,目前国内一家烟草企业,已经着手研制含有气凝胶的香烟过滤嘴,可以很大程度上过滤香烟中的焦油,减轻焦油对人体的危害。
科技改变生活,相信在不久的将来,气凝胶,这“股”神奇的“冻烟”会逐步走进千家万户,给我们的生活带来更多美好的感受和惊喜!

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