气凝胶的保暖很大程度上是靠隔绝空气流动来得以实现的,气凝胶的确是一种黑科技,它具有非常强的隔热性,导热导电率低,能抵抗上千度高温,最早运用于NASA美国宇航局的宇航服,广泛用于航天保温层。
是否真如宣传的效果,我们分析一下首先,从“轻”这一点来说。
实际上,“气凝胶”的轻,是和传统固体保温材料相比,而不是和织物相比。
常见的化纤棉服,比如P棉,C棉,常见填充是60克,80克,也就是每平方米60克,80克。
好的气凝胶大概0.005克/立方厘米,差的能到0.5克/立方厘米。
按0.005克/立方厘米算,填充厚度为1厘米,每平方米就是50克,但一般不会用最好的气凝胶做衣服。
如果是0.1 克/立方厘米的气凝胶,那一平方米填充重量就是1公斤了。
而且比纤棉更轻更保暖的,还有羽绒服。
所以从“轻”这一点看,气凝胶并不是最佳的纺织材料。
其次是隔温问题,由于气凝胶特殊的网络气孔结构,隔温效果非常好,气凝胶底下用烈火猛烧,而气凝胶上的鲜花却完全没有烧坏,反而隐隐有绽放之态。
但用在服装上,却未必实用。
服装很重要的一点,是透气,在保暖的基础上透气、排湿,才能让人感到舒服。
如果透气性不好,人体产生热量,导致闷热排汗,又不能顺利排出,身体就会有湿漉漉、黏腻的感觉。
而气凝胶,本身就是凝胶类产品如果人体产生汗,汗气无法排出去,就会凝结成水,弄湿贴身衣服,身上就会感觉到湿冷,感觉像就像是裹了厚厚的保鲜膜。
由此也可看出,气凝胶的保暖很大程度上是靠隔绝空气流动来得以实现的。
宋强/付前刚/宋浩杰《ACS nano》超弹性、高导电、超疏水强电磁屏蔽复合气凝胶
三维(3D)弹性气凝胶虽然具有广泛的应用,但其低热导率和电导性能常常成为限制因素。
宋强、付前刚和宋浩杰在《ACS Nano》上发表的研究突破了这一局限,他们开发了一种创新的复合结构——利用六方氮化硼纳米带(BNNRs)和原位生长的正交结构石墨烯(OSG)制作的碳/陶瓷复合气凝胶。
这种新型材料通过BNNRs构建出三维弹性导热骨架,OSG的水平石墨烯层提供了额外的电子和声子传输通道,而垂直石墨烯片则显著提升骨架的表面粗糙度和电荷极化能力。
这种OSG/BNNR混合气凝胶表现出卓越性能:高导热性(7.84 W m⁻¹ K⁻¹)和高导电性(340 S m⁻¹),密度仅为45.8 mg cm⁻³,相较于其他碳气凝胶或陶瓷气凝胶,具有明显优势。
它展现出宽温度范围内的超弹性(-196~600℃)、低电压驱动下的焦耳加热(1~4 V可致42~134℃)、优异的疏水性(接触角156.1°)和强大的电磁干扰屏蔽能力(2mm厚度下70.9 dB)。
在极端条件下,如反复机械变形和酸碱浸泡,其性能依然稳定。
这一系列特性使得OSG/BNNR混合气凝胶在可穿戴电子设备中具有巨大潜力,如体温调节、防水防污染、除冰以及电磁干扰防护,对于人类健康保护具有积极意义。
论文详细介绍了混合气凝胶的制备过程、表征结果以及在不同环境条件下的性能测试,包括弹性、导热、导电、疏水性和电磁屏蔽能力的展示。
这是一项具有创新性和实用价值的研究,为气凝胶材料的发展开启了新的可能。
研究由西北工业大学和陕西科技大学的宋强、付前刚和宋浩杰共同完成,旨在推动科研领域的学术交流,非商业性质,欢迎读者关注和讨论。
硅脂和硅胶的区别?
硅脂和硅胶的区别:硅脂和硅胶虽然只是在字面上差两个字,而且都是导热材料,但是却是完全不一样的两样东西。
相对而言,硅脂的适用范围更广一点,几乎适合任何散热条件的需要;而由于硅胶一旦粘上后难以取下,因此大多数时候被用在一些只需要一次性粘合的场合,比如显卡显存颗粒和内存颗粒等的散热片。
硅胶的主要用途是黏结剂。
我们一般需要购买的都是主要起导热作用的硅脂,大家可不要再买错啊。
硅胶与硅脂都是有助于系统散热的材料,所不同的是,硅胶是具有良好导热性能与绝缘性,并且在较高温度下不会丧失粘性的浅黄色半透明胶水,主要用于在设备表面粘贴散热片;而硅脂则不具有粘性,是乳状液体或膏状物,它的作用是填补芯片与散热片之间的空隙,提高热传导效率。
硅胶的特点:硅胶,属于一种单组分室温硫化的液体橡胶。
一旦暴露于空气中,其中的硅烷单体就发生缩合,形成网路结构,体系交联,不能熔化和溶解,有弹性,成橡胶态,同时粘合物体。
其导热性比一般的橡胶稍高,但是与导热硅脂相比低很多,而且一旦固化,很难将粘合的物体分开,一般只能用在显卡、内存散热片。
硅胶主要用于中低端显卡散热片和主芯片的粘合,以及显存颗粒、内存颗粒等的与散热片的粘合。
高端的产品一般是采用散热片加硅脂,然后用卡子将散热片固定在基板上,但这样做会提高成本。
由于中低端显卡芯片和显存颗粒上不好固定散热片,而且中低端显卡上的散热片一般也都比较小,所以采用硅胶粘合比较普遍;而高端显卡和CPU产生的热量一般远大于中低端显卡芯片和显存颗粒产生的热量,而且CPU的个头也比较大,所以都采用硅脂加散热片和扣具的形式。
如果用在了CPU上会导致过热,而且很难将散热片取下来,用力往下拔有可能直接损坏CPU或CPU插座。
而如果用力往下拔硅胶粘合的显卡散热片则有可能将显示芯片从PCB上拔下来。
从这一点上大家也能看出来谁的导热效果更好一点了吧。
硅胶应用中的最大隐患就是在芯片热量高到一定程度的时候,会丧失粘性。
虽然硅胶在较高温度下不会丧失粘性,但使用时间长了,而散热片上的热量也不能及时排走,那硅胶“熔化”的可能性是相当大的。
我就遇到过两次只有散热片而没有风扇的显卡在使用中散热片掉落的情况。
硅脂的特点:硅脂的应用相对于硅胶来说就广泛多了。
很多工业上需要散热的地方都是用的导热硅脂。
而且硅脂的种类很多,人们通过向纯导热硅脂中添加一些“杂质”来使它的导热能力提高。
这些杂质就是石墨粉、铝粉、铜粉、银粉等等。
纯净的纯硅脂是纯粹的白色或者乳白色,掺杂了石墨的硅脂颜色发暗灰黑,掺杂了铝粉的硅脂有些发灰发亮,稍微偏灰的是含银的,而掺杂了铜粉的硅脂则有些泛黄或者金黄。
现在某些高档导热硅脂使用银粉或铝粉作为填料,是利用了金属的高导热性,但是相对来说金属颗粒比较大,填充效果较差,其性能提高幅度并不大,而且使硅脂具有导电性,使用不当容易造成短路。
当然现在工艺先进了不是掺入纯净的金属粉末,而是一些导热很强的金属氧化物,所以现在的导热脂不用害怕会短路CPU。
笔者曾用万用表查过导热脂的电阻率,酷冷、TT、STAR的电阻率都在兆欧姆以上。