单位文秘网 2021-07-24 08:06:57 点击: 次
工业生产、社会生活及军事反恐等活动中可能发生的爆炸、火灾、高压蒸汽、高温液体喷溅等灾难性事故呈上升趋势。在这些环境下工作的从业人员需要穿着特定的防护服装,来保障生命安全和任务的有效执行。但传统热防护服主要通过多层组合来提高热防护性能,其构成结构一般分为阻燃层、防水透气层、隔热层、舒适层四层,致使服装厚重,从人体散热、代谢率、活动性能三个方面对人体产生生理热负荷和热应激[1],进而对着装者的工作效率及决策能力造成影响,甚至会出现生命危险[2-3]。因此为了更好地保障从业人员的工作安全,开发具有优异的热湿舒适性和防护性的轻质热防护服是现代防护服装的必然趋势。气凝胶是目前世界上密度最小、热导率最低的高度多孔固体材料,具有特殊的连续网络连接孔洞结构,隔热性能优异,可应用于热防护服装,提高服装的热防护性能。本文将概括气凝胶在防护服中的创新应用现状,分析其应用的局限性,并提出未来的发展趋势。
1 气凝胶的性能
气凝胶是一种具有超高孔隙率的三维纳米多孔材料[4]。1931年美国斯坦福大学的Kistler教授利用水玻璃成功制备了世界上第一块SiO2气凝胶,经过近半个世纪的发展,气凝胶材料的优异性能逐渐被发掘。气凝胶中的大量纳米级细小气孔,赋予气凝胶低密度、低折射率、小孔径、高比表面积、高孔隙率的特性,使气凝胶具有良好的透光性、环保性、隔声性等性能。由于气凝胶材料拥有高达90%的孔隙率,主要进行以气态传导为主的热传导,使固态热的传导率仅为气凝胶均质材料的0.2%左右[5],隔热性能优异。多孔网络结构限制了空气分子在材料內部的对流,抑制材料的对流热,并对覆盖热源体的热辐射进行有效高遮挡。气凝胶的热学、光学[6]、声学[7]、电学[8-9]等优异性能及密度和孔隙率等参数通过与增强体和遮光剂的复合,在航空航天及光声电学器件等领域作为超级隔热材料广泛应用。
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