1陶瓷绝热防腐涂料的绝热原理

    1.1超级绝热涂料的概念

    早在1969年,美国太空总署提出以陶瓷隔热砖提供太空船的绝热保护后,就认为涂料绝热是可能的。美国太空总署发表的数据表明,厚9.5～31.8ｍｍ的陶瓷隔热砖中,真正发挥绝热作用的是陶瓷隔热砖上的0.25ｍｍ厚的陶瓷涂料外层,占绝热效果的95%,而陶瓷隔热砖的基层（泡沫体）只提供5%的绝热保护。为此1977年,美国成立了一家公司,专门致力于研究、开发和生产这种涂料。但其机理始终对外保密。

    1992年美国学者Ｈｕｎｔ,Ａ.ｊ.等在国际材料工程大会上提出了超级绝热材料（Ｓｕｐｐｅｒｉｎｓｕｌａｔｏｒ）的概念。与此概念相近的还有“高性能绝热材料（ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｓｕｌａｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ）”。在此之后很多学者陆续使用了超级绝热材料的概念。一般认为超级绝热材料是指:在预定的使用条件下,其导热系数低于“无对流空气”导热系数的绝热材料。

    1.2陶瓷绝热涂料的绝热机理

    对于绝热涂料而言,（固体）热传导主要由绝热材料中的固体部分来完成;热对流则主要由绝热材料中的空气来完成;热辐射的传递不需要任何介质。因此要实现超级绝热材料的目的,一是要使材料的体积密度在保持足够的机械强度的同时,其体积密度要极端的小;二是要将空气的对流减弱到极限;三是要通过近于无穷多的界面和通过材料的改性使热辐射经发射、散射和吸收而降到**低。

    研究结果表明,当材料中的气孔直径小于一定尺寸时,气孔内的空气分子则失去了自由流动的能力,而是相对地附着在气孔壁上,这时材料处于近似于真空状态。同时由于材料内部含有极多的发射界面与散射微粒,再加上在热辐射吸收方面对材料进行改性,保证了陶瓷绝热涂料不论在高温、常温及低温下有良好的绝热效果。

    2陶瓷绝热防腐涂料的协同绝热理论

    陶瓷绝热涂料涉及到真空绝热技术、红外反射技术、热力学技术以及散射技术、防腐技术等,它是众多绝热技术协同作用的结果。其理论应属多学科边缘技术的结合,在此称为协同绝热理论概括如下:

    2.1真空隔热（保温）原理

    真空隔热（保温）一般情况下系用以下方案:1）采用高真空双层壁;2）采用高真空的型腔,型腔内有一定数量的中间抛光薄片作为反射屏,它能很好的反射光线,以防止热量辐射传递;3）有粉末状的物质或者轻质纤维的型腔,这类粉末或者轻质纤维有良好的隔热保温特性。无论什么情况,任何一种隔热保温方法,包括三种热量:

    Ｑ=Ｑ壳-Ｑ气＋Ｑ辐

    Ｑ壳-隔热保温材料壳体传递的热量。隔热保温材料壳体传递热量（Ｑ壳）取决于壳体的结构。

    Ｑ气-隔热保温材料之间填充的气体传导热量和气体对流所传递的热量。

    Ｑ辐-辐射传热。如果要高真空隔热保温,那么在不同温度（Ｔｏ和Ｔｘ）两个表面所建立隔热保温壳体内,需建立10-1Ｐａ左右的真空,这几乎完全排除了气体传递热量（Ｑ气）。

    气体传递的热量取决于壳体内气体分子的特性它服从努森准则。

    Ｋｎ=1/ｄ>1

    式中1-分子平均自由度

    ｄ-系统的特性尺寸

    当真空隔热保温材料壳体内真空度达到10-1Ｐａ,气体分子数量大大减少,分子的自由行程可以达几百厘米,即分子的自由度很大,即Ｋｎ远大于1,分子相互碰撞几率很小,因此分子热传递大大减弱。但当壳体内真空度达到10-2～10-3Ｐａ,假如真空隔热保温壳体内填充有粉末状片状填料,系统的隔热保温能力可增加几倍,这是因为在真空隔热保温壳体内填充粉末片状填料可以减少（或消除）辐射热传递。