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纳米材料

纳米材料

“纳米木”制成超级绝热材料

在实验室里
在实验室里

一种由对齐的纳米纤维素纤维制成的名为纳米木的新材料可用于使住宅和商业建筑隔热,从而使其更加节能。该材料重量轻且机械强度高,可通过简单的化学处理轻松制造。它包含自然排列的纤维素纳米原纤维,这使其具有各向异性-也就是说,它沿着纤维的方向更有效地传导热量,从而减少了结构中的局部热量积聚。

团队负责人解释说:“我们的木质材料具有超级隔热,良好的机械强度,较低的质量密度和成本效益的理想组合,” 胡良兵 美国马里兰大学。 “这种组合以前从未实现。”

研究人员使用化学工艺制造了纳米木材,以去除木质素和半纤维素,从而仅保留木材样品中的纤维素成分。 Hu强调说,木质素去除步骤与造纸工业中使用的工艺兼容,这意味着它可以轻松地适应现有的工业基础设施。

自然各向异性

由于它是从木材(具有自然的各向异性结构)衍生而来的,因此纳米木材也是各向异性的。材料中的纳米纤维素原纤维在化学处理期间沿一个方向排列,从而使热量沿着纳米原纤维方向更有效地传播。实际上,Hu及其同事在横向(垂直于纳米原纤维)上测得的导热率为0.03 W / mK,在轴向上测得的导热率为0.06 W / mk大约两倍。研究人员说,这可以防止累积的热能造成局部过热,而这在各向同性的绝热材料中是不可能的。

纳米木的机械强度比纤维素泡沫高50倍,比最常用的隔热材料(例如二氧化硅和聚合物气凝胶,保丽龙和羊毛)高30倍以上。这种高强度归因于排列的纤维素纳米原纤维之间的有效粘合,它们在75%应变下的轴向抗压强度为13 MPa,横向抗压强度为20 MPa。

走向商业化

它也很轻,总质量密度低至0.13 g / cm3胡说,并且透气,这意味着它可以在室内使用。

他最后说:“最后,纳米木材可以有效地排斥太阳能(它反射了所有太阳光谱波长的95%)。” nanotechweb.org.

他补充说,除了用于建筑物的隔热外,它还可以用于多种其他热管理环境中,例如在电气,光学和空间应用中,必须严格调节热传递和废热传递。

研究人员报告了他们在 科学进步 DOI:10.1126 / sciadv.aar3724,例如,UMD衍生公司Inventwood LLC正在将该技术商业化。

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者