Инновационные материалы на основе аэрогеля в строительстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Томский архитектурно строительный университет

Инновационные материалы на основе аэрогеля в строительстве

Кадырбеков А.Ж., студент 3 курс, факультет «Строительный»

Аннотация

Ключевые слова: Нанотехнологии, аэрогель, теплоизоляционные материалы, наноматериалы, светопрозрачные конструкции.

Abstract

Nowadays a lot countries have national programs of nanotechnologies development. The application of those achievements becomes more popular in civil engineering. Aerogel is one of the innovative developments. The usage of materials based on aerogel in civil engineering has been analyzed in this article, particularly in civil engineering of Russia market segment. The perspectives of usage aerogel as construction material have been assessed.

Keywords: Nanotechnologies, aerogel, thermal insulting materials, nanomaterials, translucent structures.

Введение

Аэрогель - это своеобразная революция на современном строительном рынке. Материал, известный своей чрезвычайно низкой теплопроводностью (~0,017 Вт/(м-К) в воздухе при нормальном атмосферном давлении, был удостоен за свои уникальные качества пятнадцатью позициями в книге рекордов Гиннеса. Название «аэрогель» произошло от двух латинских слов: «aer» - воздух и «gelatus» -замороженный. Изобретателем аэрогеля считается Стивен Кистлер (Steven Kistler) из Тихо океанического колледжа (College of the Pacific) в Стоктоне, Калифорния, США, опубликовавший в1931 г. свои результаты в журнале «Nature». В течение многих лет никто не знал, где этот материал можно грамотно и эффективно использовать в виду его высокой хрупкости.

Цель данной статьи - проанализировать ситуацию использования материалов на основе аэрогеля в строительной отрасли, в частности, в строительном сегменте российского рынка; оценить перспективы аэрогеля как строительного наноматериала.

Характеристика аэрогеля

Уникальные свойства аэрогеля обусловлены его не менее уникальной внутренней структурой. Аэрогели относятся к классу мезопористых материалов, в которых полости занимают не менее 50 % объема, и представляют собой трехмерный кластер с размером элементов около 4 нм и характерным размером поры 10 нм.

Основные характеристики аэрогеля приведены в Таблице 1, сравнение значений теплопроводности минеральной ваты, пенополистерола и аэрогеля - в Таблице 2.

Таблица 1. Основные характеристики аэрогеля

Таблица 2. Характеристики утеплителя

Применяют аэрогели в достаточно широком спектре областей, одна из основных - космическая. В строительстве аэрогели нашли применение в качестве теплоизолирующих и теплоудерживающих материалов для теплоизоляции стальных трубопроводов и зданий, также применяются как заполнитель для стеклопакетов и используются для изготовления стеклянных стен. аэрогель строительный теплоизоляционный

Процесс производства аэрогелей сложен и трудоемок, поэтому и дорогостоящ. В России имеется производство аэрогеля, в двух местах, это Новосибирск и Обнинск, пока только для научных целей.

Аэрогель на российском строительном рынке. Теплоизоляция

В строительной отрасли России используются импортные материалы на основе аэрогелей. Существует две основные компании, поставляющие теплоизоляционные материалы с аэрогелем на территории России:

• ООО «Объединенная промышленная инициатива», основанное в 2003 году на базекомпаний, занимающихся поставками в Россию высококачественных импортных теплоизоляционных материалов, начало сотрудничество с Aspen Aerogels, Inc. в 2011 году и в настоящее время является единственным официальным представителем производителя теплоизоляционных материалов на основе аэрогеля на территории Российской Федерации

• Российская компания, специализирующаяся на разработке и внедрению на рынок современных комплексных решений в области обеспечения тепло - шумоизоляции, гидроизоляции, антикоррозийной, химической и огнезащиты - ООО «Тепло Изоляционные Материалы» - официальный партнер китайской компании Guangdong Alison Hi-Tech Co.

Аэрогель на российском строительном рынке. Светопрозрачные конструкции

Американская корпорация Cabot несколько лет назад вывела на рынок новый продукт для усиления естественного освещения светопрозрачных конструкций - аэрогель Lumira (Lumira® aerogel). Производство аэрогеля налажено на современном заводе, расположенном недалеко от Франкфурта, Германия, где началась коммерческая деятельность корпорации в 2003 году.

Рисунок 1. SOLERIA® + LUMIRA® aerogel

На российском рынке светопрозрачных конструкций был найден единственный продукт с применением аэрогеля Lumira - SOLERA® - инновационные светопрозрачные оконные системы производства компании Advanced Glazings Ltd. (Канада), разработанные специально для максимального использования рассеянного дневного света в современной архитектуре и энергоэффективном строительстве. Данные оконные системы обладают высокими теплоизоляционными показателями благодаря использованию в конструкции аэрогеля Lumira® aerogel.

Заключение

По результатам проведенного анализа можно сделать следующие выводы:

1. В настоящее время технология изготовления аэрогелей остается дорогостоящей и одним из основных направлений в области исследования аэрогелей, в частности в строительной отрасли, является уменьшение себестоимости продукции за счет снижения затрат на изготовление;

2. Хотя применение аэрогелей в качестве теплоизоляции для большинства объектов является экономически нецелесообразным, для строительства конструкций повышенной ответственности использование теплоизоляционных материалов на основе аэрогеля обусловлено их уникальными физическими и теплотехническими характеристиками, сроком службы, экологичностью и легкостью монтажа, таким образом полностью компенсируя затраты качеством;

3. На российском строительном рынке представлены материалы на основе аэрогеля производителей различных стран (Китай, США, Канада), в небольшом ассортименте. По сравнению с опытом использования подобных материалов за рубежом, российская строительная индустрия только начинает применение данной продукции. Однако имеющийся опыт позволяет сделать вывод об эффективности применения теплоизоляции на основе аэрогелей;

Таким образом, можно сделать вывод о том, что при снижении себестоимости продукции, теплоизоляционные материалы и стеклопакеты с применением аэрогелей займут одну из лидирующих позиций на строительном рынке. В частности, в российской строительной отрасли, возможно наладка производства собственной продукции с использованием аэрогелей, производимых в Новосибирске и Обнинске, что значительно снизит стоимость продукции за счет уменьшения затрат на транспортные перевозки.

Используемые источники

1. Наноматериалы в строительстве. Аэрогель [электронный ресурс]. Систем. требования: Yandex. URLhttp://www.naars.ru/articles/196/

2. Юсубова О.Р., Бавина Е.В. Высокотехнологичные материалы в строительстве // Молодой ученый. 2017. № 2 (136). С. 70-73.

3. Аэрогель [электронный ресурс]. Систем. требования: Yandex. URL http://www.aerogel-russia.ru/

4. Фаликман В.Р. Наноматериалы и нанотехнологии в производстве строительных материалов // Строительные материалы. 2013. № 9. С. 77-81.

Размещено на Allbest.ru