Aerożel – do czego przydaje się w budynkach?
Aerożele to rewolucyjne materiały w wielu sektorach przemysłowych. Ich niezwykłe cechy sprawiają, że są idealne do licznych innowacyjnych zastosowań, a w ostatnich latach zainteresowanie tymi substancjami ze strony branży budowlanej znacząco wzrosło. Czym jest aerożel i gdzie możemy go zastosować? Sprawdź już teraz!
Podziel się
- Nie wiesz, czym jest aerożel? W jaki sposób ponad 99% jego budowy do… powietrze?
- Gdzie stosuje się aerożel? Czy budownictwo na nim skorzysta?
- Czy faktycznie jest to przyszłość izolacji? Jak wypada na tle innych materiałów?
Aerożele to materiały półprzewodnikowe o niskiej gęstości, uzyskiwane poprzez zastąpienie ciekłego składnika żelu gazem, przy jednoczesnym utrzymaniu jego struktury i znacznym zmniejszeniu gęstości. Określeniem stosowanym dla tej innowacyjnej klasy materiałów jest również płynny dym, z uwagi na sposób rozpraszania światła i półprzezroczysty wygląd. Proces ekstrakcji ciekłego składnika żelu odbywa się poprzez suszenie nadkrytyczne, gdzie ciecz jest usuwana z żelu. W tym stanie nie ma już rozróżnienia między fazą ciekłą a gazową. W porównaniu z tradycyjnym odparowywaniem suszenie nadkrytyczne nie prowadzi do zapadnięcia się stałej matrycy.
Sam aerożel charakteryzuje się wyjątkową wytrzymałością, choć jest podatny na pękanie. Posiada także unikalne właściwości, takie jak niska przewodność elektryczna, niska stała dielektryczna, duża powierzchnia właściwa, a także doskonała izolacja termiczna [współczynnik przewodzenia ciepła równy poniżej 0,017 W/(m·K)] i akustyczna. Aerożele można produkować z różnorodnych prekursorów, takich jak krzemionka, węgiel, polimery organiczne, tlenek żelaza, miedź czy złoto. Po procesie przygotowania pozostaje bardzo niewielka ilość stałego materiału, a struktura końcowa materiału składa się aż w 99,8% z powietrza.
Aerożel jako izolacja termiczna i akustyczna
Aerożele znajdują zastosowanie w obszarze izolacji akustycznej, ognioodpornej oraz stanowią skuteczną izolację poprawiającą efektywność energetyczną zarówno w nowo powstających budynkach, jak i podczas modernizacji istniejących konstrukcji. W ten sposób aerożele wspierają rozwój nowoczesnych, energooszczędnych rozwiązań w dziedzinie budownictwa. Projekty budowlane oparte na aerożelu już debiutują na rynku, prezentując obiecujące perspektywy. Jednakże wdrożenie tych nowatorskich rozwiązań technologicznych na dużą skalę staje przed istotnymi wyzwaniami.
Jednym z kluczowych wyzwań jest ekonomiczna opłacalność stosowania aerożelu w masowej produkcji w sektorze budowlanym. Dotychczasowe koszty stanowiły istotne ograniczenie dla powszechnego wykorzystania aerożeli w materiałach i systemach budowlanych. Chociaż techniki produkcji aerożeli są dobrze rozwinięte na niewielką skalę, obecnie generują znaczne koszty. Proces suszenia nadkrytycznego, kluczowy dla produkcji aerożeli, jest czasochłonny, co przekłada się na wyższe koszty w porównaniu z tradycyjnymi materiałami izolacyjnymi. Przykładowo, okno oparte na aerożelu jest sześciokrotnie droższe niż konwencjonalne podwójne szyby. Aby aerożele mogły stać się opłacalnymi materiałami budowlanymi, konieczne jest obniżenie kosztów produkcji. Wprowadzenie suszenia w temperaturze otoczenia może być jednym ze sposobów na obniżenie kosztów, zmniejszenie zużycia energii i uproszczenie procesu, choć skalowanie tego rozwiązania na masową produkcję jest jeszcze odległą perspektywą.
Aerożele vs. inne materiały
W porównaniu do tradycyjnych materiałów izolacyjnych, takich jak izolacja piankowa, aerożele wydają się droższe, jednak ich akceptowalny koszt w zastosowaniach przemysłowych i niektórych domowych sprawia, że są konkurencyjne. Obszar, w którym aerożele przewyższają tradycyjne materiały, to ich zrównoważony rozwój. Są one bezpieczne dla użytkownika, nietoksyczne, nadające się do recyklingu i ponownego użycia. Co więcej, aerożele można produkować z organicznych materiałów prekursorowych, takich jak chitozan, celuloza lub alginian, co zwiększa ich atrakcyjność z perspektywy zielonej chemii.
W kontekście zrównoważonego rozwoju aerożele prezentują się korzystnie w porównaniu do innych materiałów stosowanych w budownictwie, które są trudne do poddania recyklingowi lub utylizacji po zakończeniu eksploatacji. To może znacząco przyczynić się do poprawy ekologicznej wydolności sektora budowlanego. Aerożele mają potencjał zrewolucjonizowania branży budowlanej, dostarczając nowoczesnych, efektywnych, przyjaznych dla środowiska materiałów do różnorodnych zastosowań, takich jak izolacja termiczna, urządzenia energooszczędne, oczyszczanie powietrza, oszklenie, izolacja akustyczna, środki zmniejszające palność i niektóre elementy konstrukcyjne zarówno w nowych, jak i historycznych budowlach. Mimo obecnych wyzwań związanych z kosztami produkcji, skalowanie produkcji aerożeli do poziomu przemysłowego spowoduje obniżenie kosztów jednostkowych, co umożliwi konkurencję z ugruntowanymi, tradycyjnymi materiałami budowlanymi w wielu kluczowych obszarach zastosowań budowlanych.
Źródło: azobuild.com