Como funciona o isolamento de aerogel?
Esclarecimento dos fabricantes de aerogel
Os fabricantes de aerogel gostariam de explicar como os materiais de isolamento térmico à base de aerogel alcançam suas excelentes propriedades de isolamento térmico.
O aerogel, também conhecido como gel seco, possui uma densidade excepcionalmente baixa — apenas cerca de 2,75 vezes a do ar, o que o torna um dos materiais sólidos mais leves do mundo. Dependendo de sua composição, os aerogéis são classificados como de carbono, sílica, enxofre, óxido metálico e metálico. Dentre esses, o aerogel à base de sílica é atualmente o mais desenvolvido e utilizado na indústria.
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Características estruturais do aerogel
O aerogel é um material nanoporoso leve que se caracteriza por:
- Estrutura porosa nanométrica: tamanho típico dos poros inferior a 50 nm, tamanho das partículas da estrutura de 1 a 20 nm.
- Área de superfície específica extremamente alta: até 800–1.000 m²/g
- Porosidade muito alta: de 80% a 99,8%
Normalmente, mesmo a temperaturas em torno de 800 °C, a estrutura e as propriedades funcionais dos aerogéis não sofrem alterações significativas. Isso confere aos aerogéis vantagens inegáveis no isolamento térmico em altas temperaturas.
O princípio do isolamento térmico do aerogel
As excelentes propriedades de isolamento térmico do aerogel são alcançadas pela supressão simultânea da convecção, da radiação térmica e da condutividade térmica:
- Supressão da convecção
Quando o diâmetro dos poros do aerogel diminui para menos de 70 nm, as moléculas de ar dentro dos poros perdem a capacidade de se mover livremente e tendem a se adsorver nas paredes dos poros. Como resultado, o ambiente interno se aproxima do vácuo, eliminando efetivamente a transferência de calor por convecção.
- Redução da troca de calor radiante
O aerogel contém um número enorme de nanoporos e possui uma densidade aparente extremamente baixa. Isso significa que o número de paredes internas dos poros se aproxima de um valor "quase infinito", com cada parede atuando como um escudo térmico. O efeito combinado dessas "inúmeras telas isolantes térmicas" minimiza a transferência de calor por radiação.
- Limitação da condutividade térmica
Devido à presença de um número virtualmente infinito de nanoporos, o fluxo de calor na fase sólida só pode se propagar ao longo das paredes dos poros. Essa estrutura cria um efeito de "caminho de transferência de calor extremamente longo", reduzindo significativamente a capacidade do material de conduzir calor.
Vantagens em relação aos materiais de isolamento térmico tradicionais
Em comparação com os materiais de isolamento térmico tradicionais, os produtos de isolamento de aerogel nanoporoso são significativamente mais leves e finos, proporcionando isolamento térmico equivalente ou superior. Apresentam alta estabilidade térmica, resistência ao choque térmico e excelentes propriedades de isolamento térmico e conservação de calor.
O isolamento térmico com aerogel pode substituir a lã mineral tradicional em edifícios, proporcionando isolamento eficaz e um clima interior confortável. Em edifícios altos, as soluções com aerogel podem ser usadas como alternativa aos sistemas convencionais de fachada de vidro, reduzindo significativamente o peso do edifício e, simultaneamente, melhorando a segurança contra incêndios.
Além disso, a substituição de materiais de isolamento térmico tradicionais por compósitos de isolamento térmico de aerogel em tubulações, fornos e outros equipamentos de aquecimento pode reduzir significativamente a perda de calor.
Ao utilizar aerogel nanoporoso superisolante térmico em tanques de armazenamento, tubulações e coletores de aquecedores solares de água, a eficiência de absorção de calor pode ser mais que duplicada, enquanto a perda de calor pode ser reduzida para menos de 30% dos níveis atuais.
Além disso, os materiais de aerogel são resistentes à formação de poeira, fragilidade, envelhecimento e crescimento de mofo, e suas propriedades funcionais permanecem estáveis durante toda a sua vida útil. A vida útil do aerogel pode ser comparável à vida útil do próprio edifício.
Jutao Tecnologia Ambiental — Especialistas em Soluções de Aerogel
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