Nanotechnológia alkalmazása a hőszigetelő anyagokban

1. Nanotechnológia alkalmazása a hőszigetelő anyagokban Készítette: Magyar Barbara

2. Tartalom • Mi a nanotechnológia? • Nanotechnológia alkalmazása az építészetben • Hatékony hőszigetelő anyagok • Grafit adalékos EPS lemezek • Vákuumszigetelés • Aerogél szigetelés • Hőszigetelő festékek bevonatok • Összefoglalás

3. Mi a nanotechnológia? • Gyűjtőnév, az alkalmazott tudomány és technológia széles területeit fedi le • Nanosz = törpe (görög eredetű szó)

4. Nanotechnológia: • Bármely olyan technológia , amelyet nanoskálán hajtanak végre. (biológia, kémia, fizika) • Első nagy lépés: • 1959 december 25-én Richard P. Feynmann beszéde • Újkeletű szó, de már évmilliárdok óta jelen van (pl. fotoszintézis – fényenergia kémiai energiává való alakítása)

5. Nanotechnológia alkalmazási terület • Biztonsági festékek, nyomdaipar • Szépségipar • Textilipar • Légi- és űrutazás • Orvostudomány • Elektronika • Építőanyagok • Stb.

6. Nanotechnológia építészeti alkalmazása • Építészeti alkalmazását 3 főbb csoportra bonthatjuk: • Öntisztuló beton- és üvegfelületek, épülethomlokzatok: • Fotokatalizis reakcióval öntisztuló beton- és üvegfelületek • Fotokatalizis reakcióval öntisztuló festék- és vakolt felületek • Öntisztuló nano- és mikrostrukturált festékfelületek és bevonatok • Épülethomlokzatok és falfelületek graffiti elleni nanotechnológiás védelme • Belső terek UV sugárzás elleni védelme nano bevonatos üvegfóliával

7. Betontechnológiai alkalmazások • Nanotechnológiás beton-adalékszerek alkalmazása • Betonok vízzáróságának fokozása nano- adalékanyagokkal • Betonok szilárdságának és repedésállóságának növelése nanocsövekkel • Habarcsok tulajdonságainak javítása nanotechnológiával • Hatékony hőszigetelő anyagok előállítása • Grafitadalékos expandált polisztirol (EPS) lemezek • Nano- porózus aerogél hőszigetelő anyagok • Nanotechnológiás hőszigetelő festékek és vékonybevonatok • Nanotechnológiás vákuum hőszigetelés

8. Hatékony hőszigetelő anyagok • Grafitadalékos expandált polisztirol (EPS) lemezek • Nanotechnológiás vákuum hőszigetelések • Nano-porózusaerogél hőszigetelő anyagok • Nanotechnológiás hőszigetelő festékek és vékonybevonatok

9. Grafitadalékos expandált polisztirol (EPS) lemezek • Legelterjedtebb • Hővezetési tényezője akár 20-25%-al jobb, mint fehér színű társának (λ=0,032 W/mK) • Elsősorban lapostetők, padlók (jó lépéshang csillapítás) szigeteléseként építik be, de homlokzati szigetelésnek is kitűnő

10. Hőközlés módjai • Hővezetés: részecskéről részecskére terjed a hő • Hőáramlás: mozgó anyagrészecskék közvetítik a hőt • Hősugárzás: elektromágneses hullámok formájában terjed a hő • Előny: • A hősugárzást nagymértékben csökkenti • Hőtükörként működő grafitszemcsék • Jobb hővezetési tényező • Hátrány: • Nagy vastagságban kell beépíteni • Tervezési nehézségek

11. Nanotechnológiás vákuum hőszigetelés • „Semmi nem hőszigetel úgy, mint a semmi” • Típusok:

12. Működési elv: • Légtömör köpeny belsejében evakuálás útján léghiányos állapotot, azaz vákuumot hoznak létre • Lényege ugyanaz, mint a hővezetést gátló közegnek, nem lehetséges benne hőkonvenció/hőáram • Anyaga: • Maganyag: pirogén kovasavpor • Burkolófólia: alumíniummal gőzölt többrétegű fólia rendszer

14. Előny: • Nagyon jó hővezetési tényező • Vékony kivitel (épületfelújítások, függönyfalak parapetüvegezése) • Hátrány: • Rögzítés veszélyei! (kiszúródás veszély) • Távtartó anyag, és perem hőhíd forrása

15. Nano-porózusaerogél hőszigetelő anyagok • Szuperkönnyű hőszigetelő anyag • Testsűrűsége 1,9 kg/m3 (üregarányuk 99%) • Hővezetési tényezőjük: λ=0,013 W/mK • Működési elv: • A levegő nem tud cirkulálni az aerogélek pórusrendszerében, így a hőterjedés egyik típusa semjellemző rá

16. Hővezetőképességét befolyásoló tényezők: • A szilika részecskék között kicsik az érintkezési felületek. • A nanopórusok üregei kisebbek, mint a bennük levő gázmolekulák szabad út hossza. A gázmolekulák az üreg falaival ütköznek, ezért minimális a konvekciós hőáramlás. • A nanopórusok mérete kisebb, mint az infravörös hősugarak hullámhossza, ezért a nanopórusok felülete a hősugarak nagy részét visszaveri és szétszórja.

17. Főbb használt típusok: • Spaceloftpaplan (szilikaaerogél üvegszál térhálóba való beágyazása) • ThermaBlokAerogel (üvegszál ágyazású hőszigetelő paplan) • NANOGEL (hőszigetelő üveg) • Alkalmazási terület: • Épületfelújítások • Műemléki épületek hőszigetelése • Hőhidak utólagos megszűntetése • Könnyűszerkezetes épületek • Nyílászáróknál

18. Nanotechnológiás hőszigetelő festékek és vékonybevonatok • „Hőpajzs” – űrhajózásból ismert fogalom • Működési elv: • Az ultravékony bevonati réteg nanokomponensű anyagrészecskéi, és a köztük lévő nanoméretű pórusszerkezetek fékezik a hő terjedését, azaz minhárom hőterjedési mód korlátozva van. (λ=0,014-0,017 W/mK)

19. Típusok: • „hőpajzs” membránbevonat (pl: ThermoShield) • Hőszigetelő festék (pl: Protektor, vagy a TSM Ceramic) • Üreges kerámia gömböket tartalmaznak • Magas hőmérsékletű üveg-kerámia olvadékból állítják elő • Belsejükben viszonylagos vákuum alakul ki • Alkalmazási terület: • Műemlékvédelmi felújítás • Távhővezetékek bevonata • Lakások belső oldali szigetelése • Előny: • Rétegvastagságuk kb. 0,3-0,6 mm • 25%-os fűtési- és akár 50%-os hűtési energia megtakarítás • Hátrány: • Drága (beltéri vakolat 2950 ft/liter+Áfa)

20. Összefoglalás • Az építőipari alkalmazásnál a hőszigeteléseknél leginkább észrevehető a normálméretű- és a nanoszerkezetű anyagok tulajdonságai közötti különbség. • Hővezetési ellenállásuk jobb. • Kisebb vastagsában beépíthető, amely megkönnyíti a tervezést, azonban mérési adatokból kell kiindulnunk!

21. Köszönöm a figyelmet!