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I materiali ceramici per l’isolamento termico sono due supporti di fase composti da fase gassosa e fase solida. Le forme di trasferimento del calore sono principalmente la conduzione, la convezione e le radiazioni. Materiali di isolamento efficaci possono soddisfare sia le prestazioni di isolamento termico che le condizioni ambientali.
Conduzione termica
La conduzione termica dei materiali di isolamento termico comprende la conduzione termica in fase solida e la conduzione termica in fase gassosa. Le particelle solide producono conduzione termica in fase solida; Il moto termico delle molecole degli stomi produce conduzione termica in fase gassosa. Sotto la pressione atmosferica, l’influenza della conduzione termica in fase gassosa sulle prestazioni dell’isolamento termico è maggiore di quella della conduzione termica in fase solida, e la differenza è più evidente sotto vuoto.
Convezione termica
Il calore viene trasferito con il flusso del mezzo. Può essere divisa in convezione forzata e libera. La convezione causata da cause esterne è detta convezione forzata; La convezione provocata dalla differenza di densità dovuta al cambiamento di temperatura del mezzo è detta convezione libera.
Irraggiamento termico
Le radiazioni di un oggetto sono parzialmente assorbite da un altro oggetto e il resto può essere riflesso o penetrato. Il trasferimento radiativo di calore aumenta con l’aumento della temperatura. Allo stesso tempo, l’aumento dei pori e dei vuoti aumenterà anche il trasferimento di calore da radiazioni.
La conduttività termica dei materiali è influenzata da molti fattori. Esistono quattro tipi di vettori di conduzione termica: molecole, fononi, fotoni ed elettroni. Poiché il materiale isolante termico è un materiale inorganico non metallico, la conduzione elettronica del calore può essere ignorata. La conduzione microtermica comprende principalmente la conduzione molecolare del calore, la conduzione fonica del calore e la conduzione fotonica.
Conduzione termica molecolare
La conduzione termica del Gas si realizza attraverso molecole ed atomi. La conduzione termica è il risultato di collisioni tra molecole di gas provocate da movimenti termici irregolari. Più alta è la temperatura, più elevata è l’energia cinetica del polimero, e le molecole si scontrano tra loro per trasferire calore da alta a bassa temperatura.
Conduzione termica fonon
Gli atomi nei solidi hanno un grado di libertà limitato e possono vibrare solo in posizioni fisse. L’ampiezza dipende dall’energia di ciascun atomo. Quando vi è una differenza di temperatura, l’intensità di vibrazione è diversa e quindi l’interazione si verifica per ottenere il trasferimento di energia. Questo meccanismo richiede la conduzione di calore. Il fattore principale che influenza la conduzione termica dei fononi è il percorso medio libero dei fononi.
Conduzione termica a fotoni
Vibrazione delle particelle e rotazione in onde elettromagnetiche ad alta frequenza irradiate in solido. Quando c’è una differenza di temperatura, parte dell’energia termica viene trasferita dalla temperatura alta a quella bassa attraverso l’azione di questa onda elettromagnetica, e questo meccanismo è chiamato conduzione del calore fotone. L’influenza della conduzione termica dei fotoni dipende principalmente dal percorso libero medio dei fotoni.
