Таблица теплопроводности материалов и утеплителей: Теплопроводность утеплителей таблица

Содержание

Сравнение теплопроводности строительных материалов по толщине

ТОП-3 современных утеплителей: сравнение технических характеристик и инструкции по применению. Полная информация, фото + видео.

Зачем нужна теплоизоляция?

Актуальность теплоизоляции заключается в следующем:

  • Сохранение тепла в зимний период и прохлады в летний период.

Потери тепла сквозь стены обычного многоэтажного жилого дома составляют 30-40%. Для снижения теплопотерь нужны специальные теплоизоляционные материалы. Применение в зимний период электрических обогревателей способствует дополнительному расходу на электроэнергию. Эти расходы выгодней компенсировать использованием качественного теплоизоляционного материала, обеспечивающего сохранение тепла в зимний период и прохладу в летнюю жару. При этом затраты на охлаждение помещения кондиционером также будут сведены к минимуму.

  • Увеличение долговечности конструкций здания.

В случае промышленных зданий с использованием металлического каркаса, утеплитель позволяет защитить поверхность металла от коррозии, являющейся самым пагубным дефектом для данного вида конструкций. А срок службы для здания из кирпича определяется количеством циклов замораживания/оттаивания. Воздействие этих циклов воспринимает утеплитель, ведь точка росы при этом находится в теплоизоляционном материале, а не материале стены. Такое утепление позволяет увеличить срок службы здания во много раз.

  • Шумоизоляция.

Защита от возрастающего уровня шума достигается при использовании таких шумопоглощающих материалов (толстые матрасы, звукоотражающие стеновые панели).

  • Увеличение полезной площади зданий.

Использование системы теплоизоляции позволяет уменьшить толщину наружных стен, при этом увеличивая внутреннюю площадь здания.

Источник: http://balkon4life.ru/uteplenie/materialy/sravnenie-uteplitelej-tablica-teploprovodnosti/.html

Понятие теплопроводности

Утеплители имеют разный коэффициент теплопроводности — это главный показатель материала

Под теплопроводностью понимается передача энергии тепла от объекта к объекту до момента теплового равновесия, т.е. выравнивания температуры. В отношении частного дома важна скорость процесса – чем дольше происходит выравнивание, тем меньше остывает конструкция.

В числовом виде явление выражается через коэффициент теплопроводности. Показатель наглядно выражает прохождение количества тепла за определенное время через единицу поверхности. Чем больше величина, тем быстрее утекает тепловая энергия.

Теплопередача различных материалов указывается в характеристиках изготовителя на упаковке.

Источник: http://strojdvor.ru/otoplenie/sravnenie-teploprovodnosti-razlichnyx-uteplitelej/

Что такое теплопроводность

Для обеспечения хорошей теплоизоляции важнейшим критерием является теплопроводность утеплителей. Так называется передача тепла внутри одного предмета.

То есть, если у одного предмета одна его часть теплее другой, то тепло будет переходить от теплой части к холодной. Тот же самый процесс происходит и в здании.

Таким образом, стены, крыша и даже пол могут отдавать тепло в окружающий мир. Для сохранения тепла в доме этот процесс нужно свести к минимуму. С этой целью используют изделия, имеющие небольшое значение данного параметра.

Источник: http://pro-uteplenie.ru/vybor/392-tablica-teploprovodnosti-uteplitelej

Таблица теплопроводности материалов на А
Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
ABS (АБС пластик) 1030…1060 0.13…0.22 1300…2300
Аглопоритобетон и бетон на топливных (котельных) шлаках 1000…1800 0.29…0.7 840
Акрил (акриловое стекло, полиметилметакрилат, оргстекло) ГОСТ 17622—72 1100…1200 0.21
Альфоль 20…40 0.118…0.135
Алюминий (ГОСТ 22233-83) 2600 221 840
Асбест волокнистый 470 0.16 1050
Асбестоцемент 1500…1900 1.76 1500
Асбестоцементный лист 1600 0.4 1500
Асбозурит 400…650 0.14…0.19
Асбослюда 450…620 0.13…0.15
Асботекстолит Г ( ГОСТ 5-78) 1500…1700 1670
Асботермит 500 0.116…0.14
Асбошифер с высоким содержанием асбеста 1800 0.17…0.35
Асбошифер с 10-50% асбеста 1800 0.64…0.52
Асбоцемент войлочный 144 0.078
Асфальт 1100…2110 0.7 1700…2100
Асфальтобетон (ГОСТ 9128-84) 2100 1.05 1680
Асфальт в полах 0.8
Ацеталь (полиацеталь, полиформальдегид) POM 1400 0.22
Аэрогель (Aspen aerogels) 110…200 0.014…0.021 700

Источник: http://termoizol.com/polnaya-tablitsa-teploprovodnosti-razlitchnh-stroitelynh-materialov.html

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна быть не менее определенной цифры, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтобы суммарная цифра была не меньше (а лучше — хоть немного больше) рекомендованной для вашего региона.

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.

Наименование материала Коэффициент теплопроводности Вт/(м·°C)
В сухом состоянии При нормальной влажности При повышенной влажности
Войлок шерстяной 0,036-0,041 0,038-0,044 0,044-0,050
Каменная минеральная вата 25-50 кг/м3 0,036 0,042 0,,045
Каменная минеральная вата 40-60 кг/м3 0,035 0,041 0,044
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м3 0,036 0,042 0,045
Каменная минеральная вата 140-175 кг/м3 0,037 0,043 0,0456
Каменная минеральная вата 180 кг/м3 0,038 0,045 0,048
Стекловата 15 кг/м3 0,046 0,049 0,055
Стекловата 17 кг/м3 0,044 0,047 0,053
Стекловата 20 кг/м3 0,04 0,043 0,048
Стекловата 30 кг/м3 0,04 0,042 0,046
Стекловата 35 кг/м3 0,039 0,041 0,046
Стекловата 45 кг/м3 0,039 0,041 0,045
Стекловата 60 кг/м3 0,038 0,040 0,045
Стекловата 75 кг/м3
0,04
0,042 0,047
Стекловата 85 кг/м3 0,044 0,046 0,050
Пенополистирол (пенопласт, ППС) 0,036-0,041 0,038-0,044 0,044-0,050
Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS) 0,029 0,030 0,031
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м3 0,14 0,22 0,26
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м3 0,11 0,14 0,15
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м3 0,15 0,28 0,34
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м3 0,13 0,22 0,28
Пеностекло, крошка, 100 — 150 кг/м3 0,043-0,06
Пеностекло, крошка, 151 — 200 кг/м3 0,06-0,063
Пеностекло, крошка, 201 — 250 кг/м3 0,066-0,073
Пеностекло, крошка, 251 — 400 кг/м3 0,085-0,1
Пеноблок 100 — 120 кг/м3 0,043-0,045
Пеноблок 121- 170 кг/м3 0,05-0,062
Пеноблок 171 — 220 кг/м3 0,057-0,063
Пеноблок 221 — 270 кг/м3 0,073
Эковата 0,037-0,042
Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м3 0,029 0,031 0,05
Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м3 0,035 0,036 0,041
Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м3 0,041 0,042 0,04
Пенополиэтилен сшитый 0,031-0,038
Вакуум
Воздух +27°C. 1 атм 0,026
Ксенон 0,0057
Аргон 0,0177
Аэрогель (Aspen aerogels) 0,014-0,021
Шлаковата 0,05
Вермикулит 0,064-0,074
Вспененный каучук 0,033
Пробка листы 220 кг/м3 0,035
Пробка листы 260 кг/м3 0,05
Базальтовые маты, холсты 0,03-0,04
Пакля 0,05
Перлит, 200 кг/м3 0,05
Перлит вспученный, 100 кг/м3 0,06
Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м3 0,054
Полистиролбетон, 150-500 кг/м3 0,052-0,145
Пробка гранулированная, 45 кг/м3 0,038
Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м3 0,076-0,096
Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м3 0,078
Пробка техническая, 50 кг/м3 0,037

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей

Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала

Источник: http://dymohod-msk.ru/teploprovodnost-uteplitelej/

Пенопласт

Один из самых популярных и дешёвых материалов на российском рынке. Обладает низкой теплопроводностью, его легко монтировать. Выпускается в плитах толщиной 2-15 см. Пенопласт устойчив к влаге, однако горюч. Со временем пенопласт может начать выделять ядовитые пары, поэтому лучше выбрать родственный ему материал, но экологически чистый.

Источник: http://zen.yandex.ru/media/fasad_expert/sravnenie-uteplitelei-po-teploprovodnosti-chto-vybiraiut-eksperty-5ca8a59504566000b369e867

Как правильно выбрать утеплитель?

При выборе утеплителя нужно обращать внимание на: ценовую доступность, сферу применения, мнение экспертов и технические характеристики, являющиеся самым важным критерием.

Основные требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам:

  • Теплопроводность.

Теплопроводность подразумевает под собой способность материала передавать теплоту. Это свойство характеризуется коэффициентом теплопроводности, на основе которого принимают необходимую толщину утеплителя. Теплоизоляционный материал с низким коэффициентом теплопроводности является лучшим выбором.

Также теплопроводность тесно связана с понятиями плотности и толщины утеплителя, поэтому при выборе необходимо обращать внимание и на эти факторы. Теплопроводность одного и того же материала может изменяться в зависимости от плотности.

Под плотностью понимают массу одного кубического метра теплоизоляционного материала. По плотности материалы подразделяются на: особо лёгкие, лёгкие, средние, плотные (жёсткие). К легким относятся пористые материалы, подходящие для утепления стен, перегородок, перекрытий. Плотные утеплители лучше подходят для утепления снаружи.

Чем меньше плотность утеплителя, тем меньше вес, а теплопроводность выше. Это является показателем качества утепления. А небольшой вес способствует удобству монтажа и укладки. В ходе опытных исследований установлено, что утеплитель, имеющий плотность от 8 до 35 кг/м³ лучше всего удерживает тепло и  подходят для утепления вертикальных конструкций внутри помещений.

А как зависит теплопроводность от толщины? Существует ошибочное мнение, что утеплитель большой толщины будет лучше удерживать тепло внутри помещения. Это приводит к неоправданным расходам. Слишком большая толщина утеплителя может привести к нарушению естественной вентиляции и в помещении будет слишком душно.

А недостаточная толщина утеплителя приводит к тому, что холод будет проникать через толщу стены и на плоскости стены образуется конденсат, стена будет неотвратимо отсыревать, появится плесень и грибок.

Толщину утеплителя необходимо определять на основании теплотехнического расчета с учетом климатических особенностей территории, материала стены и её минимально допустимого значения сопротивления теплопередачи.

В случае игнорирования расчета может появиться ряд проблем, решение которых потребует больших дополнительных затрат!

Источник: http://balkon4life.ru/uteplenie/materialy/sravnenie-uteplitelej-tablica-teploprovodnosti/.html

Натуральные способы теплоизоляции

Развитие экологически безопасных способов постройки жилья привело к расширению использования натуральных материалов. Это лен, солома, тростник  и так далее.

Специалисты рекомендуют защищать теплоизолирующие льняные панели  фольгой с внешней стороны для защиты материала от влаги и гниения. С внутренней стороны блоки изолируются от помещения пароизолирующей мембраной для предохранения от накопления влаги внутри блока от конденсации в точке росы.

Источник: http://instroymatrem.ru/sravnitelnyie-harakteristiki-teploizolyatsionnyih-materialov/

Теплопроводность основных видов утеплителей

Исходя из коэффициента U, можно выбрать, какой из видов теплоизоляции лучше использовать, и какую толщину должен иметь слой материала. Расположенная ниже таблица содержит сведения о плотности, паропроницаемости и теплопроводности популярных утеплителей:

Источник: http://x-teplo.ru/uteplenie/obzory-materialov/tablica-teploprovodnosti.html

Пенополистирол (экструдированный)

Усовершенствованный материал (в сравнении с обычным пенопластом). Влагоустойчив, не подвержен процессам гниения, прочный, удобный в эксплуатации. Пенополистирол достаточно долговечен, имеет низкую теплопроводность, не требует дополнительной гидроизоляции.

Источник: http://zen.yandex.ru/media/fasad_expert/sravnenie-uteplitelei-po-teploprovodnosti-chto-vybiraiut-eksperty-5ca8a59504566000b369e867

Сравнение основных показателей

Чтобы понять, насколько эффективным будет тот или иной утеплитель, необходимо сравнить основные показатели материалов. Это можно сделать, просмотрев таблицу 1.

Материал Плотность кг/м3 Теплопроводность Гигроскопичность Минимальный слой, см
Пенополистирол 30-40 Очень низкая Средняя 10
Пластиформ 50-60 Низкая Очень низкая 2
Пенофол 60-70 Низкая Средняя 5
Пенопласт 35-50 Очень низкая Средняя 10
Пеноплекс 25-32 низкая низкая 20
Минеральная вата 35-125 Низкая Высокая 10-15
Базальтовое волокно 130 Низкая высокая 15
Керамзит 500 Высокая Низкая 20
Ячеистый бетон 400-800 Высокая Высокая 20-40
Пеностекло 100-600 Низкая низкая 10-15

Таблица 1 Сравнение теплоизоляционных свойств материалов

Из приведенных видов лидером в рейтинге считается пенопласт. Материал имеет неоспоримые достоинства, в том числе доступную стоимость.

При этом многие отдают предпочтение пластиформу, минеральной вате или ячеистому бетону. Это связанно с индивидуальными предпочтениями, особенностями монтажа и некоторыми физическими свойствами.

Источник: http://101studio.ru/uteplenie/sravnenie-uteplitelej-tablica.html

Таблица теплопроводности строительных материалов

Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.

Сравнивают самые разные материалы

Название материала, плотность Коэффициент теплопроводности
в сухом состоянии при нормальной влажности при повышенной влажности
ЦПР (цементно-песчаный раствор) 0,58 0,76 0,93
Известково-песчаный раствор 0,47 0,7 0,81
Гипсовая штукатурка 0,25
Пенобетон, газобетон на цементе, 600 кг/м3 0,14 0,22 0,26
Пенобетон, газобетон на цементе, 800 кг/м3 0,21 0,33 0,37
Пенобетон, газобетон на цементе, 1000 кг/м3 0,29 0,38 0,43
Пенобетон, газобетон на извести, 600 кг/м3 0,15 0,28 0,34
Пенобетон, газобетон на извести, 800 кг/м3 0,23 0,39 0,45
Пенобетон, газобетон на извести, 1000 кг/м3 0,31 0,48 0,55
Оконное стекло 0,76
Арболит 0,07-0,17
Бетон с природным щебнем, 2400 кг/м3 1,51
Легкий бетон с природной пемзой, 500-1200 кг/м3 0,15-0,44
Бетон на гранулированных шлаках, 1200-1800 кг/м3 0,35-0,58
Бетон на котельном шлаке, 1400 кг/м3 0,56
Бетон на каменном щебне, 2200-2500 кг/м3 0,9-1,5
Бетон на топливном шлаке, 1000-1800 кг/м3 0,3-0,7
Керамическийй блок поризованный 0,2
Вермикулитобетон, 300-800 кг/м3 0,08-0,21
Керамзитобетон, 500 кг/м3 0,14
Керамзитобетон, 600 кг/м3 0,16
Керамзитобетон, 800 кг/м3 0,21
Керамзитобетон, 1000 кг/м3 0,27
Керамзитобетон, 1200 кг/м3 0,36
Керамзитобетон, 1400 кг/м3 0,47
Керамзитобетон, 1600 кг/м3 0,58
Керамзитобетон, 1800 кг/м3 0,66
ладка из керамического полнотелого кирпича на ЦПР 0,56 0,7 0,81
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3) 0,35 0,47 0,52
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1300 кг/м3) 0,41 0,52 0,58
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1400 кг/м3) 0,47 0,58 0,64
Кладка из полнотелого силикатного кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3) 0,7 0,76 0,87
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 11 пустот 0,64 0,7 0,81
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 14 пустот 0,52 0,64 0,76
Известняк 1400 кг/м3 0,49 0,56 0,58
Известняк 1+600 кг/м3 0,58 0,73 0,81
Известняк 1800 кг/м3 0,7 0,93 1,05
Известняк 2000 кг/м3 0,93 1,16 1,28
Песок строительный, 1600 кг/м3 0,35
Гранит 3,49
Мрамор 2,91
Керамзит, гравий, 250 кг/м3 0,1 0,11 0,12
Керамзит, гравий, 300 кг/м3 0,108 0,12 0,13
Керамзит, гравий, 350 кг/м3 0,115-0,12 0,125 0,14
Керамзит, гравий, 400 кг/м3 0,12 0,13 0,145
Керамзит, гравий, 450 кг/м3 0,13 0,14 0,155
Керамзит, гравий, 500 кг/м3 0,14 0,15 0,165
Керамзит, гравий, 600 кг/м3 0,14 0,17 0,19
Керамзит, гравий, 800 кг/м3 0,18
Гипсовые плиты, 1100 кг/м3 0,35 0,50 0,56
Гипсовые плиты, 1350 кг/м3 0,23 0,35 0,41
Глина, 1600-2900 кг/м3 0,7-0,9
Глина огнеупорная, 1800 кг/м3 1,4
Керамзит, 200-800 кг/м3 0,1-0,18
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией, 800-1200 кг/м3 0,23-0,41
Керамзитобетон, 500-1800 кг/м3 0,16-0,66
Керамзитобетон на перлитовом песке, 800-1000 кг/м3 0,22-0,28
Кирпич клинкерный, 1800 – 2000 кг/м3 0,8-0,16
Кирпич облицовочный керамический, 1800 кг/м3 0,93
Бутовая кладка средней плотности, 2000 кг/м3 1,35
Листы гипсокартона, 800 кг/м3 0,15 0,19 0,21
Листы гипсокартона, 1050 кг/м3 0,15 0,34 0,36
Фанера клеенная 0,12 0,15 0,18
ДВП, ДСП, 200 кг/м3 0,06 0,07 0,08
ДВП, ДСП, 400 кг/м3 0,08 0,11 0,13
ДВП, ДСП, 600 кг/м3 0,11 0,13 0,16
ДВП, ДСП, 800 кг/м3 0,13 0,19 0,23
ДВП, ДСП, 1000 кг/м3 0,15 0,23 0,29
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1600 кг/м3 0,33
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1800 кг/м3 0,38
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1400 кг/м3 0,2 0,29 0,29
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1600 кг/м3 0,29 0,35 0,35
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1800 кг/м3 0,35
Листы асбоцементные плоские, 1600-1800 кг/м3 0,23-0,35
Ковровое покрытие, 630 кг/м3 0,2
Поликарбонат (листы), 1200 кг/м3 0,16
Полистиролбетон, 200-500 кг/м3 0,075-0,085
Ракушечник, 1000-1800 кг/м3 0,27-0,63
Стеклопластик, 1800 кг/м3 0,23
Черепица бетонная, 2100 кг/м3 1,1
Черепица керамическая, 1900 кг/м3 0,85
Черепица ПВХ, 2000 кг/м3 0,85
Известковая штукатурка, 1600 кг/м3 0,7
Штукатурка цементно-песчаная, 1800 кг/м3 1,2

Древесина — один из строительных материалов с относительно невысокой теплопроводностью. В таблице даны ориентировочные данные по разным породам. При покупке обязательно смотрите плотность и коэффициент теплопроводности. Далеко не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.

Наименование Коэффициент теплопроводности
В сухом состоянии При нормальной влажности При повышенной влажности
Сосна, ель поперек волокон 0,09 0,14 0,18
Сосна, ель вдоль волокон 0,18 0,29 0,35
Дуб вдоль волокон 0,23 0,35 0,41
Дуб поперек волокон 0,10 0,18 0,23
Пробковое дерево 0,035
Береза 0,15
Кедр 0,095
Каучук натуральный 0,18
Клен 0,19
Липа (15% влажности) 0,15
Лиственница 0,13
Опилки 0,07-0,093
Пакля 0,05
Паркет дубовый 0,42
Паркет штучный 0,23
Паркет щитовой 0,17
Пихта 0,1-0,26
Тополь 0,17

Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.

Название Коэффициент теплопроводности   Название Коэффициент теплопроводности
Бронза 22-105 Алюминий 202-236
Медь 282-390 Латунь 97-111
Серебро 429 Железо 92
Олово 67 Сталь 47
Золото 318

Источник: http://stroychik.ru/strojmaterialy-i-tehnologii/teploprovodnost-stroitelnyh-materialov

Плотность и теплопроводность теплоизоляции в виде плит и сегментов

В таблице даны значения плотности и температурная зависимость теплопроводности теплоизоляции, формованной в виде плит, сегментов и др., а также их предельная рабочая температура.

Плотность теплоизоляции, теплопроводность и температура указаны для такой теплоизоляции, как: диатомовые сегменты, совелитовые сегменты и скорлупы, ньювелевые скорлупы, асбоцементные сегменты, вулканитовые плиты, вермикулитовые скорлупы, пенобетонные сегменты, пеностеклянные плиты, пробковые сегменты, торфяные сегменты, минераловатные сегменты, альфоль из гладких листов (сегменты), альфоль гофрированный (сегменты), шариковая изоляция засыпкой в сегменты, стерженьковая теплоизоляция засыпкой в сегменты (фарфоровые прутики диаметром 0,5 мм).

Наиболее легкая теплоизоляция — альфоль, по данным таблицы имеет плотность 200 кг/м 3 и максимальную рабочую температуру до 500°С. К высокотемпературной теплоизоляции (до 2000°С) относятся шариковая и стерженьковая теплоизоляция. Однако, такая теплоизоляция имеет высокую плотность и низкую теплопроводность, равную 0,23…0,39 Вт/(м·град). Теплопроводность теплоизоляции зависит от температуры. В таблице представлены формулы температурной зависимости теплопроводности теплоизоляции и ее предельная рабочая температура.

Примечание: для расчета коэффициента теплопроводности по зависимостям в таблице, необходимо температуру подставлять в градусах Цельсия.

Источник: http://dymohod-msk.ru/teploprovodnost-uteplitelej/

Если объяснять на пальцах

Для наглядности и понимания, что такое теплопроводность, можно сравнить кирпичную стену, толщиной 2 м 10 см с другими материалами. Таким образом, 2,1 метра кирпича, сложенного в стену на обычном цементно-песчаном растворе равны:

  • стене толщиной 0,9 м из керамзитобетона;
  • брусу, диаметром 0,53 м;
  • стене, толщиной 0,44 м из газобетона.

Если речь заходит от таких распространённых утеплителях, как минеральная вата и пенополистирол, то потребуется всего 0,18 м первой теплоизоляции или 0,12 м второй, чтобы значения теплопроводности огромной кирпичной стены оказались равными тонюсенькому слою теплоизоляции.

Сравнительная характеристика теплопроводности утеплительных, строительных и отделочных материалов, которую можно произвести, изучив СНиПы, позволяет проанализировать и правильно составить утеплительный пирог (основание, утеплитель, финишная отделка). Чем ниже теплопроводность, тем выше цена. Ярким примером могут послужить стены дома, сложенные из керамических блоков или обычного высококачественного кирпича. Первые имеют теплопроводность всего 0,14 – 0,18 и стоят намного дороже любого, самого лучшего кирпича.

Разные материалы имеют различную теплопроводность, и чем она ниже, тем меньше теплообмен внутренней среды обитания с внешней. Это значит, что зимой в таком доме сохраняется тепло, а летом – прохлада

Теплопроводность — количественная характеристика способности тел к проведению тепла. Для того чтобы иметь возможность сравнения, а также точных расчетов при строительстве, представляем цифры в таблице теплопроводности, а также прочности, паропроницаемости большинства строительных материалов.

Источник: http://stroycollege12.ru/teploprovodnost-uteplitelej/

3. Сравнение утеплителей на горючесть

Предлагаем Вашему вниманию видео с испытаниями распространенных утеплителей на горючесть.

Горючесть базальтового утеплителя  Горючесть экструдированного пенополистирола
Горючесть пенопласта Горючесть пенополиуретана
Похожие статьи:

Статьи → Утепление стен под сайдинг

Статьи → Как выбрать утеплитель

Статьи → Как правильно утеплить мансарду изнутри

Статьи → Утепление пола в деревянном доме

Статьи → Как утеплить стены в квартире

Источник: http://isoler.su/stati/sravnenie-uteplitelei.html

Шаг 5: Правила монтажа

Стоит сказать, что все указанные выше показатели приведены для СУХИХ материалов. Если материл, намокнет, он потеряет свои свойства как минимум наполовину, а то и вовсе превратится в «тряпку». Поэтому нужно защищать теплоизоляцию. Пенопластом чаще всего утепляют под мокрый фасад, в котором утеплитель защищен слоем штукатурки. На минвату накладывается гидроизоляционная мембрана, чтобы не допустить попадание влаги.

Еще один момент, который заслуживает внимания — ветрозащита. Утеплители имеют разную пористость. Например, сравним плиты пенополистирола и минеральную вату. Если первый на вид выглядит цельным, на втором явно видны поры или волокна. Поэтому, если вы монтируете волокнистую теплоизоляцию, например, минвату или эковату на продуваемом ветром ограждении обязательно позаботьтесь о ветрозащите. В противном случае от хороших термических показателей утеплителя не будет пользы.

Источник: http://uteplix.com/materialy/vse-o-teploprovodnosti-uteplitelej-tablitsa-i-teoriya.html

Три интересных факта о теплоизоляции

  • Снег служит теплоизолятором для медведя в берлоге.
  • Одежда — тоже теплоизолятор. Нам не очень комфортно, когда наше тело пытается уровнять температуру с температурой окружающей среды, которая может быть и -30 градусов, вместо привычных нам 36,6.
  • Одеяло — теплоизолятор. Оно не дает уйти теплу тела человека.

Источник: http://uteplix.com/materialy/vse-o-teploprovodnosti-uteplitelej-tablitsa-i-teoriya.html

Бонус

В качестве бонуса для любознательных, дочитавших до конца интересный эксперимент с теплопроводностью:

Источник: http://uteplix.com/materialy/vse-o-teploprovodnosti-uteplitelej-tablitsa-i-teoriya.html

Неорганические варианты

Наряду с органическими ТИМ, широко применяются и изоляторы неорганического типа. В основе своей они имеют различные минеральные составляющие – стекло, шлак, горные породы, асбест и другие. В результате переработки этих элементов получаются различные теплоизоляторы. Лидеров в сфере неорганических утеплителей, конечно же, является минеральная вата.

Минеральная вата

Этот материал выпускается в двух разновидностях. Шлаковая минвата изготавливается из различных отходов черной и цветной металлургии. Каменная вата в своей основе имеет различные горные породы – известняк, базальт и прочее. Для связывания элементов применяются фенолы или карбамиды. Выпускается минеральная вата в виде рулонов или блоков.

К положительным свойствам этого изолятора можно причислить:

  • низкую плотность при отличных теплоизоляционных характеристиках;
  • нулевую горючесть;
  • высокий уровень шумопоглощения;
  • длительный строк эксплуатации.

К недостаткам этого материала нужно отнести высокую паропроницаемость. Поэтому укладывать ее нужно непременно в связке с качественным слоем пароизолятора.

Стекловата

Сырьем для стекловаты служит стекло и отходы стекольного производства. Благодаря своим толстым и длинным волокнам, стекловата более прочная и упругая, чем минеральная вата.

При нагревании стекловата не выделяет вредных веществ, обладает хорошими характеристиками шумопоглощения и теплопроводности, а также устойчива к воздействию агрессивных веществ. Выпускается в рулонах.

Керамическая вата

Окись алюминия, кремния или циркония подарили потребителю отличный теплоизоляционный материал, называемый керамоватой. Изготавливается она с помощью центрифуги. При высоких оборотах раздуваются исходные материалы, которым после остывания придают форму рулонов.

Керамическая вата не боится высоких температур, поэтому ее можно класть на крыши или же в помещения с большими температурными перепадами. Она не деформируется, не горит и не боится химически активных воздействий. Плотность этого ТИМ — около 350кг/м3 , теплопроводность – до 0,16 Вт/м на Кельвин.

Источник: http://dymohod-msk.ru/teploprovodnost-uteplitelej/

Недостатки высокой теплопроводности меди и ее сплавов

Медь имеет гораздо большую стоимость, чем алюминий или латунь. Но между тем этот материал имеет ряд недостатков, которые связаны с его положительными сторонами. Высокая теплопроводность этого металла вынуждает к созданию специальных условий для его обработки. То есть медные заготовки необходимо нагревать более точно, нежели сталь. Кроме этого часто, перед началом обработки предварительный или сопутствующий нагрев. Нельзя забывать о том, что трубы, изготовленные из меди, подразумевают то, что будет проведена тщательная теплоизоляция. Особенно это актуально для тех случаев, когда из этих труб собрана система подачи отопления. Это значительно удорожает стоимость выполнения монтажных работ. Определенные сложности возникают и при использовании газовой сварки. Для выполнения работе требуется более мощный инструмент. Иногда, для обработки меди толщиной в 8 – 10 мм может потребоваться использование двух, а то и трех горелок. При этом одной из них выполняют сварку медной трубы, а остальные заняты ее подогревом. Ко всему прочему работа с медью требует большего количества расходных материалов.

Работа с медью требует использования и специализированного инструмента. Например, при резке деталей, выполненных из бронзы или латуни толщиной в 150 мм потребуется резак, который может работать с сталью с большим количеством хром. Если его использовать для обработки меди, то предельная толщина не будет превышать 50 мм.

Можно ли повысить теплопроводность меди

Не так давно, группа западных ученых провела ряд исследований по повышению теплопроводности меди и ее сплавов. Для работы они применяли пленки, выполненные из меди, с нанесенным на ее поверхность тонким слоем графена. Для его нанесения использовали технологию его осаждения из газа. При проведении исследований применялось множество приборов, которые были призваны подтвердить объективность полученных результатов. Результаты исследований показали то, что графен обладает одним из самых высоких показателей теплопроводности. После того, как его нанесли на медную подложку, теплопроводность несколько упала. Но, при проведении этого процесса происходит нагревание меди и в ней происходит увеличение зерен, и в результате повышается проходимость электронов.

Графен с медной фольгой

При нагревании меди, но без нанесения этого материала, зерна сохранили свой размер. Одно из назначений меди это отведение лишнего тепла из электронных и электрических схем. Использование графенового напыления эта задача будет решаться значительно эффективнее.

Источники

  • https://FB.ru/article/394480/chto-takoe-teploprovodnost-v-fizike
  • https://ptk-granit.ru/what-to-choose/what-is-the-thermal-conductivity-of-building-materials-table-thermal-conductivity-and-other-characteristics-of-building-materials-in-figures/
  • https://obrabotkametalla.info/stal/koefficient-teploprovodnosti-i-teploperedachi-stali
  • https://kachestvolife.club/otoplenie/koefficienty-teploprovodnosti-stroitel-nyh-materialov-v-tablicah
  • https://instanko.ru/drugoe/teploprovodnost-metallov.html
  • https://homius.ru/tablitsa-teploprovodnosti-stroitelnyih-materialov.html

С этим читают

Источник: http://stroycollege12.ru/teploprovodnost-uteplitelej/

Теплопроводность утеплителей — сравнительная таблица

Солевой раствор. Краска на основе спирта. Эмульсии и краски на водной основе. Аммиак, пропан или бутан. Парафин растительные масла и животные жиры. Применение Пеноплекс 50 мм используется в технологии навесной фасад. Он эффективен при утеплении основания пола сауны и бани.

Входит в комплект сендвич кровельного покрытия скатных крыш. Укладку на стены внутри помещения делают низкоплотным видом, используя каркас, или технологию мокрой штукатурки. При формировании фундамента, служит опалубкой. Устойчивость к сжатию и плотность, обеспечивают требуемую стандартом надежность конструкции.

Укладывают под отмостку, защищают стены от промерзания в зимнее время года. Фасад фундамента отделывается по технологии мокрой штукатурки с применением утеплителя. Предназначен для выкладки под дорожное полотно — технология предотвращения вспучивания грунта при низких температурах. В условиях вечной мерзлоты, предупреждает усадку почвы от таяния верхнего слоя, под выложенным полотном асфальта или бетонных плит. В данном и предыдущем виде работ, используется высокопрочный утеплитель пеноплекс Укладывают внутри лоджии на пол или стену со стороны окна, смежной с улицей.

На него наносят кафель или обои.

( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )

Источник: http://101studio.ru/uteplenie/sravnenie-uteplitelej-tablica.html

Таблица теплопроводности утеплителей

Цель работ по утеплению строения — сохранение тепла зимой, сбережение энергоресурсов и снижение себестоимости обогрева жилища. Годы практики показали, что наиболее действенный способ утеплить частный дом, это обшить его снаружи одним из утеплителей. Вопрос стоит в том, какой из них выбрать, потому что на строительном рынке предлагается большой ассортимент новых материалов.

Показатели таблицы

Не ошибиться в выборе теплоизоляционного материала поможет приведенная ниже таблица. В ней указан не только коэффициент теплопроводности, но и степень паропроницаемости, играющей немаловажную роль в применении утеплителя в наружных работах.

Материал

Плотность

Паропроницаемость

Теплопроводность

Пенополистирол

150кг/м3

0,05

0,05

Пенополистирол

100кг/м3

0,05

0,041

Минвата

200кг/м3

0,49

0,07

Минвата

100кг/м3

0,56

0,056

Пенополиуретан

80кг/м3

0,05

0,041

Пенополиуретан

60кг/м3

0,05

0,035

Пеностекло

400кг/м3

0.02

0,11

 

Смотрите также: Как правильно выбрать материал для утепления стен?

О дополнительных свойствах строительных утеплителей, определяющих реакцию материалов к различным физическим воздействиям, таких как водопоглощение, температурное расширение, теплоемкость можно узнать из справочников строительных материалов.

Из таблицы видно, что наибольшей паропроницаемостью обладает минеральная (базальтовая) вата. К тому же у нее достаточно низкий показатель теплопроводности, что дает возможность использовать для утепления плиты меньшей толщины.

Самый низкий коэффициент теплосбережения у пеностекла, поэтому его лучше использовать, когда актуален вопрос, как утеплить фундамент дома снаружи.

Если провести сравнение минваты с пенополистиролом и другими видами утеплителя, приведенными в таблице, то они обладают меньшей паропроницаемостью, имея приблизительно одинаковый показатель теплопроводности. Следовательно, стены, обшитые этими материалами, будут меньше «дышать».

К содержанию ↑

На что обратить внимание при выборе

Первое, что должно интересовать при покупке утеплителя, это его теплоизоляционные показатели, и чем меньше цифра теплопроводности, тем лучше он будет удерживать зимой тепло в доме, а летом — прохладу.

Теплоемкость материала зависит от его способности накапливать и удерживать тепло. Чем больше его плотность, тем больше утеплитель может накопить энергии, поэтому лучшие утеплители те, в структуре которых много пузырьковых образований или микроскопических изолированных между собой полостей.

Следующий показатель — паропроницаемость. Чем она выше, тем лучше из здания будет выводиться лишняя влага и меньше скапливаться в стенах дома. Материалы с низкими паропропускными свойствами снижают способность здания сохранять тепло, и в нем приходится устанавливать улучшенную принудительную вентиляцию, а это лишние затраты.

Утеплитель с низким весом легче транспортировать, производить монтаж, и он всегда дешевле. Но главное, для его навешивания требуется меньше крепежных приспособлений, и отпадает необходимость укреплять стены и фундамент. Немаловажную роль играют и показатели горючести материалов, особенно при утеплении деревянных строений. Наиболее огнеупорными являются пеностекло и базальтовая вата.

Читайте также:

 

Теплопроводность современных утеплителей. Таблица


Сравнение теплопроводности утеплителей

Чем выше теплопроводность, тем хуже материал работает как утеплитель.

Мы начинаем сравнение утеплителей по теплопроводности неспроста, так как это, несомненно, самая важная характеристика. Она показывает, сколько тепла пропускает материал не за определенный промежуток времени, а постоянно. Теплопроводность выражается коэффициентом и исчисляется в ваттах на метр квадратный. Например, коэффициент 0,05 Вт/м*К указывает, что на квадратном метре постоянные теплопотери составляют 0,05 Ватта. Чем выше коэффициент, тем лучше материал проводит тепло, соответственно, как утеплитель он работает хуже.

Ниже представлена таблица сравнения популярных утеплителей по теплопроводности:

Наименование материалаТеплопроводность, Вт/м*К
Минвата0,037-0,048
Пенопласт0,036-0,041
ППУ0,023-0,035
Пеноизол0,028-0,034
Эковата0,032-0,041

Изучив вышеуказанные виды утеплителей и их характеристики можно сделать вывод, что при равной толщине самая эффективная теплоизоляция среди всех – это жидкий двухкомпонентный пенополиуретан (ППУ).

Толщина теплоизоляции имеет архиважное значение, она должна рассчитываться для каждого случая индивидуально. На результат влияет регион, материал и толщина стен, наличие воздушных буферных зон.

Сравнительные характеристики утеплителей показывают, что на теплопроводность влияет плотность материала, особенно для минеральной ваты. Чем выше плотность, тем меньше воздуха в структуре утеплителя. Как известно, воздух имеет низкий коэффициент теплопроводности, который составляет менее 0,022 Вт/м*К. Исходя из этого, при увеличении плотности растет и коэффициент теплопроводности, что негативно отражается на способности материала удерживать тепло.

Что такое теплопроводность

Узнать, насколько хорошо тот или иной материал способен сохранять тепло, можно по коэффициенту его теплопроводности. Определяют этот показатель очень просто. Берут кусок материала площадью в 1 м2 и толщиной в метр. Одну из его сторон нагревают, а противоположную ей оставляют холодной. При этом разница температур должна быть десятикратной. Далее смотрят какое количество тепла достигнет холодной стороны за один час. Измеряют теплопроводность в ваттах, разделенных на произведения метра и градуса (Вт/мК). При покупке пенополистирола для обшивки дома, лоджии или балкона обязательно следует посмотреть на этот показатель.

Сравнение паропроницаемости утеплителей

Высокая паропроницаемость=отсутствие конденсата.

Паропроницаемость – это способность материала пропускать воздух, а вместе с ним и пар. То есть теплоизоляция может дышать. На этой характеристике утеплителей для дома последнее время производители акцентируют много внимания. На самом деле высокая паропроницаемость нужна только при утеплении деревянного дома. Во всех остальных случаях данный критерий не является категорически важным.

Характеристики утеплителей по паропроницаемости, таблица:

Наименование материалаПаропроницаемость, мг/м*ч*Па
Минвата0,49-0,6
Пенопласт0,03
ППУ0,02
Пеноизол0,21-0,24
Эковата0,3

Сравнение утеплителей для стен показало, что самой высокой степенью паропроницаемости обладают натуральные материалы, в то время как у полимерных утеплителей коэффициент крайне низок. Это свидетельствует о том, что такие материалы как ППУ и пенопласт обладают способностью задерживать пар, то есть выполняют функцию пароизоляции. Пеноизол – это тоже своего рода полимер, который изготавливается из смол. Его отличие от ППУ и пенопласта заключается в структуре ячеек, которые открытие. Иными словами, это материал с открытоячеистой структурой. Способность теплоизоляции пропускать пар тесно связан со следующей характеристикой – поглощение влаги.

На сегодняшний день газовое автономное отопление загородного дома – это самый дешевый вариант обогрева жилья.

И напротив, автономное отопление частного дома электричеством самое дорогое. Подробности тут.

Особенности материалов

Немаловажный показатель для стройматериалов — это способность их к возгоранию. Пенопласт относится к категории нормальногорючих, в то время, как пеноплекс — это сильногорючий материал. Чтобы снизить его горючесть, на этапе производства, материал обрабатывают — антипиренами. Результат достигнут, но только пеноплекс стал выделять в атмосферу — опасные ядовитые газы.

Производители обеих видов материалов заявляют о неограниченном их сроке эксплуатации. Но уместно такое заявление, в случае отсутствия попадания ультрафиолета на поверхность материалов. Поэтому говорить о долговечности можно, после укрытия пеноплекса и пенопласта защитными материалами.

Данный материал обладает высокой влагостойкостью и воздухонепроницаемостью. Пенопласт по этим параметрам проигрывает, так как он является не надежным барьером для циркуляции воздуха, и менее защищенным от воздействия влаги.

Различие пенопласта и пеноплекса обусловлено такими параметрами:

  • прочность;
  • влагостойкость;
  • воздухонепроницаемость.

Пеноплекс обладает такими преимуществами:

  • высокая плотность материала снижает его теплоизоляционные свойства;
  • при отсутствии дополнительной обработки уступает по горючести пенопласту;
  • низкий коэффициент экологической чистоты;
  • высокая степень влагостойкости.

Для пенопласта характерны такие свойства:

  • минимальная плотность, но лучшая степень теплоизоляции;
  • отсутствие шумоизоляции;
  • минимальная влагозащищенность.

Это основные важные свойства обоих стройматериалов для утепления, по которым осуществляется их выбор. Оба материала просты в монтаже и обработке, но выбирая материал для утепления важно учитывать такой фактор, какая область его применения.

Обзор гигроскопичности теплоизоляции

Высокая гигроскопичность – это недостаток, который нужно устранять.

Гигроскопичность – способность материала впитывать влагу, измеряется в процентах от собственного веса утеплителя. Гигроскопичность можно назвать слабой стороной теплоизоляции и чем выше это значение, тем серьезнее потребуются меры для ее нейтрализации. Дело в том, что вода, попадая в структуру материала, снижает эффективность утеплителя. Сравнение гигроскопичности самых распространенных теплоизоляционных материалов в гражданской строительстве:

Наименование материалаВлагопоглощение, % от массы
Минвата1,5
Пенопласт3
ППУ2
Пеноизол18
Эковата1

Сравнение гигроскопичности утеплителей для дома показало высокое влагопоглощение пеноизола, при этом данная теплоизоляция обладает способностью распределять и выводить влагу. Благодаря этому, даже намокнув на 30%, коэффициент теплопроводности не уменьшается. Несмотря на то, что у минеральной ваты процент поглощения влаги низкий, она особенно нуждается в защите. Напитав воды, она удерживает ее, не давая выходить наружу. При этом способность предотвращать теплопотери катастрофически снижается.

Чтобы исключить попадание влаги в минвату используют пароизоляционные пленки и диффузионные мембраны. В основном полимеры устойчивы к длительному воздействию влаги, за исключением обычного пенополистирола, он быстро разрушается. В любом случае вода ни одному теплоизоляционному материалу на пользу не пошла, поэтому крайне важно исключить или минимизировать их контакт.

Организовать автономное газовое отопление в квартире возможно только при наличии всех разрешительных документов (список довольно внушающий).

Окупаемость альтернативного отопление частного дома водородом порядка 35 лет. Стоит оно тоги или нет, читайте здесь.

Сравнение характеристик популярных утеплителей

Пенопласт (пенополистирол)

Этот утеплитель самый популярный, благодаря легкости монтажу и небольшой стоимости.

Пенопласт изготавливается при помощи вспенивания полистирола, имеет очень низкую теплопроводность, устойчив к влажности, легко режется ножом и удобен во время монтажа. Благодаря низкой стоимости имеет большую востребованность для утепления различных помещений. Однако материал достаточно хрупкий, а также поддерживает горение, выделяя токсичные вещества в атмосферу. Пенопласт предпочтительнее использовать в нежилых помещениях.

Пеноплэкс (экструдированный пенополистирол)

Утеплитель не подвергается гниению и воздействию влаги, очень прочный и удобный в использовании – легко режется ножом. Низкое водопоглощение обеспечивает незначительные изменения теплопроводности материала в условиях высокой влажности, плиты имеют высокую сопротивляемость сжатию, не подвергаются разложению. Благодаря этому экструдированный пенополистирол можно использовать для утепления ленточного фундамента и отмостки. Пеноплекс пожаробезопасен, долговечен и прост в применении.

Базальтовая вата

Материал производится из базальтовых горных пород при расплавлении и раздуве с добавлением компонентов для получения волокнистой структуры материала с водоотталкивающими свойствами. При эксплуатации базальтовая вата Rockwool не уплотняется, а значит, ее свойства не изменяются со временем. Материал пожаробезопасен и экологичен, имеет хорошие показатели звукоизоляции и теплоизоляции. Используется для внутреннего и наружного утепления. Во влажных помещениях требует дополнительной пароизоляции.

Минеральная вата

Минвата производится из природных материалов – горных пород, шлака, доломита с помощью специальной технологии. Минвата Изовер имеет низкую теплопроводность, пожаробезопасна и абсолютно безопасна. Одним из недостатков утеплителя является низкая влагостойкость, что требует обустройства дополнительной влаго- пароизоляции при его использовании. Материал не рекомендуется использовать для утепления подвалов домов и фундаментов, а также во влажных помещениях – парилках, банях, предбанниках.

Пенофол, изолон (фольгированный теплоизолятор из полиэтилена)

Утеплитель состоит из нескольких слоев вспененного полиэтилена, имеющих различную толщину и пористую структуру. Материал часто имеет слой фольги для отражающего эффекта, выпускается в рулонах и в листах. Утеплитель имеет толщину в несколько миллиметров (в 10 раз тоньше обычных утеплителей), но отражает до 97% тепловой энергии, очень легкий, тонкий и удобный в работе материал. Используются для теплоизоляции и гидроизоляции помещений. Имеет длительный срок эксплуатации, не выделяет вредных веществ.

Монтаж и эффективность в эксплуатации

Монтаж ППУ – быстро и легко.

Сравнение характеристик утеплителей должно осуществляться с учетом монтажа, ведь это тоже важно. Легче всего работать с жидкой теплоизоляцией, такой как ППУ и пеноизол, но для этого требуется специальное оборудование. Также не составляет труда укладка эковаты (целлюлозы) на горизонтальные поверхности, например, при утеплении пола или чердачного перекрытия. Для напыления эковаты на стены мокрым методом также нужны специальные приспособления.

Пенопласт укладывается как по обрешетке, так и сразу на рабочую поверхность. В принципе, это касается и плит из каменной ваты. Причем укладывать плитные утеплители можно и на вертикальные, и на горизонтальные поверхности (под стяжку в том числе). Мягкую стекловату в рулонах укладывают только по обрешетке.

В процессе эксплуатации теплоизоляционный слой может претерпевать некоторых нежелательных изменений:

  • напитать влагу;
  • дать усадку;
  • стать домом для мышей;
  • разрушиться от воздействия ИК лучей, воды, растворителей и прочее.

Кроме всего вышеуказанного, важное значение имеет пожаробезопасность теплоизоляции. Сравнение утеплителей, таблица группы горючести:

Наименование материалаГруппа горючести
МинватаНГ (не горит)
ПенопластГ1-Г4 (сильногорючий)
ППУГ2 (умеренногорючий)
ПеноизолГ1 (слабогорючий)
ЭковатаГ2 (умеренногорючий)

Свойства утеплителя

Выбирая утепление необходимо учитывать большой спектр его характеристик. Наиболее важными из них будут:


Схема утепления стен стекловатой.

  1. Плотность. От этого показателя в прямой зависимости находится теплопроводность. Чем она плотнее, тем показатель теплопроводности выше. Кроме того, этот показатель во многом является определяющим для различно ориентированных поверхностей.
  2. Теплопроводность. Это основной показатель утеплителей. Чем меньше способность удерживать тепло, тем больше требуется материала на утепление. В свою очередь, этот показатель зависит от способности впитывать влагу.
  3. Гигроскопичность. Утеплители, у которых этот показатель низкий, плохо впитывают влагу и, соответственно, имеют низкую способность проводить тепло, что влияет, как на потребное количество, так и долговечность.

Кроме того, по своим механическим свойствам утеплители обычно делят на четыре класса:

  • насыпной – гранулы или крошка – пеновещества различных фракций;
  • вата – непосредственно рулонный материал или различные изделия с ее использованием;
  • плиты – пластины различных размеров, изготовленные способом склеивания и прессования;
  • пеноблоки – изготавливаются из вспененного бетона, стекла или других материалов с соответствующими свойствами.

Итоги

Сегодня мы провели обзор утеплителей для дома, которые используются чаще всего. По результатам сравнения разных характеристик мы получили данные касательно теплопроводности, паропроницаемости, гигроскопичности и степени горючести каждого из утеплителей. Все эти данные можно объединить в одну общую таблицу:

Наименование материалаТеплопроводность, Вт/м*КПаропроницаемость, мг/м*ч*ПаВлагопоглощение, %Группа горючести
Минвата0,037-0,0480,49-0,61,5НГ
Пенопласт0,036-0,0410,033Г1-Г4
ППУ0,023-0,0350,022Г2
Пеноизол0,028-0,0340,21-0,2418Г1
Эковата0,032-0,0410,31Г2

Помимо этих характеристик, мы определили, что легче всего работать с жидкими утеплителями и эковатой. ППУ, пеноизол и эковата (монтаж мокрым методом) просто напыляются на рабочую поверхность. Сухая эковата засыпается вручную.

От чего зависит теплопроводность пенопласта

Величина теплопроводности пенопласта, как и любого другого материала, зависит от трех основных составляющих:

  • температуры воздуха;
  • плотности пенопластовой плиты;
  • уровня влажности среды, в которой используется утеплитель.

Как видно из схемы, при низких температурах воздуха градиент по толщине стенки линейно меняется от отрицательных значений на наружной поверхности облицовки до +20оС внутри помещения. Необходимо так подобрать теплопроводность и толщину материала, чтобы точка росы или, другими словами, температура, при которой начинают конденсироваться пары воды, находилась внутри массива пенопласта.

Влияние плотности и влажности окружающей среды

Несмотря на все заверения производителей, пенопласт способен поглощать и проводить водяные пары, для сравнения, величина паропроницаемости для пенопластового листа всего лишь на 20% ниже проницаемости древесины. Естественно, наличие водяных паров в толще пенопласта существенным образом влияет на его теплопроводность. Найти зависимость в справочниках практически невозможно, поэтому при расчетах делают эмпирическую поправку на теплопроводность, исходя из толщины теплоизоляции.

Пенопласт способен поглощать в поверхностных слоях до 3% воды. Глубина поглощения составляет 2 мм, поэтому при определении теплопроводности материала эти миллиметры выбрасывают из эффективной толщины теплоизоляции. Поэтому лист пенопласта толщиной в 10 мм будет в сравнении с листом в 50 мм иметь теплопроводность не в 5 раз больше, а в 7 крат. При значительной толщине пенопласта, более 80 мм, теплосопротивление увеличивается значительно быстрее, чем его толщина.

Вторым фактором, влияющим на теплопроводность, является плотность материала. При одинаковой толщине материал разных марок может иметь плотность в два раза больше. Принято считать, что 98% структуры утеплителя составляет высушенный воздух. С увеличением вдвое количества полистирола в плите, естественно, теплопроводность также увеличивается, примерно на 3%.

Но дело даже не в количестве полистирола, меняется размер шариков и ячеек, из которых состоит пенопласт, образуются локальные участки с очень высокой теплопроводностью, или мостики холода. Особенно это касается трещин и стыков, любых зон деформации и установки креплений. Поэтому при установке зонтичных дюбелей количество креплений рекомендуют ограничивать 3 точками.

Влияние химического состава на теплопроводность

Мало кто обращает внимание на особые свойства пенопласта. Сегодня наиболее серьезной проблемой пенопласта считается его способность к воспламенению и выделению токсичных продуктов сгорания. СНиП и ГОСТ требуют, чтобы пенопласт, используемый для утепления жилых зданий, имел время самозатухания не более 4 с. Для этого используются соли ряда цветных металлов, таких как хром, никель, железо, включение в состав веществ, выделяющих углекислый газ при нагревании.

В результате на практике пенопласт с индексом «С» — самозатухающий имеет теплопроводность значительно выше, чем обычные марки пенополистирола. Практика использования пенополистирола для утепления в Евросоюзе показала, что более выгодным и дешевым является нанесение на внешнюю поверхность немодифицированного пенопласта специального покрытия из газообразующих агентов. Такое решение позволяет сохранить теплосберегающие свойства и экологичность материала, одновременно значительно повысить пожаробезопасность.

Теплопроводность базальтовой ваты, коэффициент теплопроводности

Базальтовая вата имеет довольно разноплановые характеристики, среди которых следует выделить отличные противопожарные свойства, высокие тепло- и шумоизоляционные характеристики.

Содержание статьи о теплопроводности базальтовой ваты

Свойства базальтового утеплителя

1. Негорючесть. 

Базальтовая вата подвергалась проверкам во многих странах по различным методикам, в результате чего ее признали абсолютно негорючей, что позволяет использовать ее для теплоизоляции дымоходов. Это очень важный параметр в строительстве. На сегодняшний день множество материалов характеризируются как негорючие, но на самом деле многие оказываются не такими. Естественно, чтобы базальтовая вата была противопожарной, нужно приобретать ее у проверенных производителей.

2. Высокие водоотталкивающие свойства.

Кроме этого следует отметить отличные гидрофобные свойства материала. Базальтовая вата имеет в своем составе волокна, которые уже сами по себе водоотталкивающие. Кроме этого хорошие производители при производстве применяют особые добавки, увеличивающие свойства отталкивать влагу. В сравнении с другими разновидностями утеплителей базальтовая вата хорошо пропускает пар, а главное, что при этом она остается сухой. Это свойство незаменимое в строительстве.

3. Высокая устойчивость к нагрузкам.

Что касается устойчивости к нагрузкам, базальтовая вата хорошо справляется со всеми нагрузками, которыми она подвергается. Ее устойчивость напрямую зависит от того, где именно она применяется. Вата выдерживает нагрузки на сжатие 5-80 кПа при 10% деформации. Это свойство является особо важным физико-механическим показателем строительных материалов, подвергаемым нагрузкам. Изделия из каменной ваты могут быть разными. В основном это зависит от положения волокон, плотности, размеров и количества связывающего вещества в определенном элементе.

4. Небольшая плотность.

Базальтовая вата – это материал, состоящий из очень тонких волокон (3-5 мкм), которые переплетены между собой в хаотическом порядке, образовывая ячейки. Именно ячейки обеспечивают отличительные теплоизоляционные свойства материала, так как в них содержится воздух. Утеплитель имеет небольшую плотность, особенно в сравнении с другими материалами, применяемыми в строительстве. Это значит, что в нем содержится много воздуха. Когда базальтовый утеплитель находится в сухом состоянии, его теплопроводность превышает теплопроводность воздуха, находящегося в неподвижном состоянии. Рассмотрим данную характеристику более подробно.

Коэффициент теплопроводности базальтовой ваты

Сегодня теплоизоляция базальтовой ватой широко распространена. И это не удивительно, ведь за невысокую цену вы покупаете негорючий материал с низкой теплопроводностью. В свое время минеральная вата появилась в качестве замены асбестового полотна, которое убрали из рынка из-за небезопасности для здоровья человека.

Одно из самых существенных преимуществ, которое отличает базальтовую вату от других материалов – это стоимость. Заменители на основе пенопласта, пенополистерола и полиуретана или стоят на порядок больше, или не обеспечивают такой же уровень безопасности, теплоизоляции и негорючести. Среди проверенных производителей базальтовой ваты, выпускающих качественные изделия, следует выделить такие компании, как Лайнрок, Роквул, Теплит и Технониколь.

Выбор продукции определенного производителя зависит от назначения или характеристик продукта. Свойства базальтового утеплителя зависят от того, для чего она предназначена. Например, для утепления кровли характеристики будут одними, а для стен – совершенно другими. Плиты производятся с разной плотностью и ориентировкой под разные нагрузки. Естественно, на строительном рынке вы можете найти более дешевую минеральную вату неизвестных производителей за низкую цену. Но здесь нужно быть предельно осторожным, так как непроверенные компании часто предоставляют некачественную продукцию с вредными добавками.

Что касается теплопроводности базальтовой ваты, то значение колеблется в пределах 0.032-0.048 Вт/мК. Такую же теплопроводность имеет пенопласт, пенополистерол, пробки и вспененный каучук. Минеральная вата обладает высокой паропроницаемостью. Это способствует хорошему влагообмену с окружающей средой, при этом вы навсегда избавитесь от проблемы возникновения конденсата, образования на стенах грибка и плесени.

Для обеспечения качественной пароизоляции можно использовать фольгированную вату. Часто это незаменимо для изоляции труб, трубопроводов, стен бань и саун. Фольга осуществляет высокую защиту от ветра, что очень важно для утепления мансард. В наше время базальтовая минеральная вата используется для строительства загородных домов, вентилируемых и «мокрых» фасадов, утепления для воздуховодов и оборудования. Сейчас практически не найти материала, способного составить конкуренцию вате, произведенной на основе минеральных горных пород. Это высококачественный материал, поэтому смело отдавайте предпочтение именно этому утеплителю.

Теплопроводность базальтовой ваты ведущих производителей

На рынке базальтовых утеплителей хорошо зарекомендовали себя такие производители, как Изовер, Роквул и Кнауф. Какие же характеристики имеют материалы этих производителей?

Теплопроводность базальтовой ваты ISOVER

Для теплоизоляции кровель используется базальтовая вата Изовер Руф, Руф Н и Руф Н Оптимал теплопроводностью 0.036- 0.042 Вт/(м*K). Теплопроводность 0.035-0.039 Вт/(м*K) имеют материалы ISOVER Стандарт и Венти соответственно для утепления скатных кровель, мансард, каркасных стен и изоляции вентилируемых фасадов.

Материал Использование Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*K) ?10, ?А, ?Б
ISOVER Фасад утепление штукатурных фасадов 0.037, 0.041, 0.042
ISOVER Стандарт утепление скатных кровель, мансард, каркасных стен 0.035, 0.038, 0.039
ISOVER Лайт теплоизоляция внешних каркасных стен 0.036, 0.039, 0.040
ISOVER Венти теплоизоляция вентилируемых фасадов 0.035, 0.038, 0.039
ISOVER Акустик тепло- и звукоизоляция стен 0.035, 0.039, 0.041
ISOVER Флор теплоизоляция пола, звукоизоляция от ударного шума 0.04, — , —
ISOVER Оптимал изоляция всех видов поверхностей 0.04, — , —
ISOVER Руф теплоизоляция кровель, однослойная изоляция 0.037, 0.041, 0.042
ISOVER Руф Н Оптимал теплоизоляция кровель 0.036, 0.040, 0.041
ISOVER Руф Н теплоизоляция кровель 0.036, 0.040, 0.042

Теплопроводность базальтовой ваты ROCKWOOL

Самый низкий коэффициент теплопроводности (0.035 и 0.037 Вт/(м*K) для ?10°C, ?25°C имеют материалы КАВИТИ БАТТС, ВЕНТИ БАТТС, ВЕНТИ БАТТС Д для теплоизоляции внешних стен. Более высокий коэффициент имеют плиты РУФ БАТТС (0.040) для утепления кровли.

Материал Использование Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*K) ?10°C, ?25°C
ЛАЙТ БАТТС теплоизоляция легких покрытий, мансардных помещений, междуэтажных перекрытий, перегородок 0.036, 0.038
КАВИТИ БАТТС средний слоя в трехслойных наружных стенах 0.035, 0.037
ВЕНТИ БАТТС, ВЕНТИ БАТТС Д теплоизоляция фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором 0.035, 0.037
РУФ БАТТС теплоизоляция кровель 0.038, 0.040
ФАСАД БАТТС теплоизоляция фасадов 0.037, 0.039
ФАСАД БАТТС Д теплоизоляция фасадов 0.036, 0.038
ФЛОР БАТТС тепловая изоляция полов по грунту, устройство акустических плавающих полов 0.037, 0.038

Теплопроводность базальтовой ваты Knauf

Как известно, чем низшую теплопроводность имеет утеплитель, тем высший уровень теплоизоляции он обеспечивает. Самый низкий коэффициент теплопроводности (0.035 Вт/м*K) имеет материал Knauf Insulation WM 640 GG/WM 660 GG, предназначенный для теплоизоляции оборудования и трубопроводов.

Материал Использование Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*K) ?10
Knauf Insulation FKD-S утепление стен снаружи 0.036
Knauf Insulation FKD утепление стен снаружи 0.039
Knauf Insulation LMF AluR теплоизоляция наружных поверхностей, трубопроводов, воздуховодов,оборудования 0.04
Knauf Insulation WM 640 GG/WM 660 GG теплоизоляция оборудования и трубопроводов 0.035
Knauf Insulation HTB теплоизоляция оборудования и трубопроводов 0,035-0,039
Knauf Insulation DDP-K теплоизоляция плоской кровли и перекрытий 0.037

Видео: Минвата в плитах – базальтовая вата

Каталоги продукции и инструкции по монтажу ведущих производителей

Изовер

Каталог ISOVER ВентФасад

Каталог ISOVER Классик Плюс

Каталог ISOVER Классик

Каталог продукции ISOVER для Сауны

Каталог продукции ISOVER СкатнаяКровля

Каталог продукции ISOVER ШтукатурныйФасад

Инструкция по монтажу фасадной теплоизоляции

Каталог продукции ISOVER на основе каменного волокна

Каталог продукции ISOVER на основе стекловолокна

Утепление скатных кровель и мансард

Кнауф

Инструкция по монтажу теплоизоляции «Вентилируемый фасад»

Инструкция по монтажу системы теплоизоляции «Скатная кровля»

Каталог профессиональных решений по тепловой, пожарной и звуковой защите зданий

Натуральный утеплитель для частного домостроения, каталог продукции

Новое поколение натуральных безопасных утеплителей от Кнауф

Ursa

URSA теплоизоляция из минерального волокна

Каталог утеплителей Урса – Скатные крыши

Каталог утеплителей Урса – Плоские крыши

Каталог утеплителей Урса – Навесные вентилируемые фасады

Каталог утеплителей Урса – Полы и перекрытия

Каталог утеплителей Урса – Перегородки

Каталог утеплителей Урса – Штукатурные фасады

Каталог утеплителей Урса – Трехслойные наружные стены из камней, блоков и жел

Каталог утеплителей Урса – Каркасные стены и стены из сэндвич-панелей

Каталог утеплителей Урса – Стены подвалов и фундаменты

Таблица теплопроводности материалов и утеплителей, сравнение

Стандартные параметры

Пеноплекс выпускается в виде плиты. Размеры этих плит пеноплекса стандартизированы, при это длина варьирует между 1200 и 2400 мм, при ширине 600 мм. Они различаются по толщине, которая бывает от 20 мм до 10 см (с шагом 10–30 мм).

Толщина материала определяется областью его применения. Так, «Пеноплекс Фундамент» начинается от 50 мм. Для утепления внутренних стен толщина плит составляет от 2 до 10 см. При работе с внутренними стенами стоит учитывать, что площадь комнаты будет уменьшена. Поэтому стоит выбрать плиты с этим показателем в 2–3 см.

Для наружных построек, например, для кровли, достаточной толщиной является 4–6 см. Для утепления наружных стен этот показатель у плит должен быть в диапазоне 8–12 см. Плотность материала зависит от степени механического давления на плиту.

Что влияет на срок эксплуатации утеплителя?

Как и во всем, считается, что срок службы утеплителя зависит от его стоимости и качества. Производители недорогого вещества утверждают, что он может прослужить как минимум 50 лет. На практике эта цифра ничем не подтверждается, поэтому в сносках они пишут, что на сегодня нет стандартного времени эксплуатации утеплителей.

Кроме того, важно то, из чего сделан материал. Эксперты подтверждают, что искусственные волокна не могут дать гарантии более чем на 35 лет.За это время они усыхают и разрушаются

Но самое главное, что они теряют половину своих теплосберегающих свойств.

В то время как натуральные волокна не теряют своих первоначальных качеств и могут служить более длительный период.Согласно нормативным рекомендациям, после завершения строительства каждый дом должен подвергаться энергетическому аудиту. Такие проверки должны проводиться раз в 25 лет, чтобы можно было оценить уровень теплосберегающих свойств на данный момент. Но так как узнать точные цифры вследствие проверки нам не удается, мы пользуемся данными, которые приходят к нам из Европы.

Какой утеплитель лучше купить для дома в 2020-2019 году?

При выборе теплоизолирующего материала следует понимать, что универсальных утеплителей не существует. Каждый элемент здания требует совершенно разного набора характеристик, наиболее полно соответствующего тем или иным требованиям. Например, утепление кровли лучше производить с помощью базальтовых и стекловолоконных плит, а для фундамента лучше использовать материалы с повышенной влагостойкостью типа экструдированного пенополистирола.

Выбор утеплителя для стен зависит и от того, с какой стороны, внутренней или наружной, будет располагаться слой теплоизолятора, из какого строительного материала выполнены стены, какая последующая отделка предусмотрена проектом, какие погодные и климатические условия преобладают в данной местности. Кроме того, следует учитывать свои финансовые возможности, поскольку приобретение утеплителя является довольно значимой статьёй расходов на строительство дома. Лучшим выходом при сложностях с выбором утеплителя станет консультация со специалистом, который сможет учесть все нюансы, влияющие на обеспечение тепловой защиты дома.

Основные тепловые и технические характеристики пенопласта

В качестве главных технических характеристик пенопласта следует выделить три:

  • теплопроводность материала;
  • водонепроницаемость;
  • устойчивость к химическим реакциям и бактериологическому воздействию.

Немногие догадываются, что пенопласт – это фактически воздух в застывшем состоянии. Исходного сырья – полимеризованного стирола – в плитах не более 2 %. Весь остальной объем занимает именно воздух, застывший в миллиардах крошечных ячеек, образованных вспененным стиролом. Именно воздух и обуславливает высочайшие тепловые и теплосберегающие свойства материала – теплопроводность воздуха одна из самых низких в природе и составляет всего 0,027 Вт/мК. Коэффициент теплопроводности гранул пенопласта немногим больше и равен 0,037 Вт/мК.

Для сравнения – всего 12 см толщины пенопласта по своим теплосберегающим свойствам способны заменить двухметровую кирпичную стену, полуметровую деревянную стену и железобетонную конструкцию, которая в толщине достигает свыше 4-х метров! В европейских странах в рамках экономии энергоносителей пенопласт нашел широчайшее применение в качестве утеплителя. Этим материалом можно утеплять не только стены, но и пол и потолок, его легко клеить на любые, в том числе и металлические поверхности. Ниже мы обсудим такой параметр, как теплоемкость, и узнаем, действительно ли он так важен в строительстве.

Важно понимать, что сам по себе пенопласт не сделает ваш дом теплее – он не нагревает помещение, его характеристики направлены строго на сохранение тепла. Благодаря ему вы перестанете отапливать улицу – дом без теплоизоляции отдает в атмосферу до 60 % тепла

Утепленный дом значительно легче обогреть, коэффициент экономии энергоресурсов повышается в разы.

Многие учитывают и такой показатель, как удельная теплоемкость гранул пенопласта, который равен 1,65 кДж/(кг*°К). Теплоемкость – это понятие редко упоминается при строительстве зданий и их утеплении. Обозначает оно скорость нагрева материала до определенной температуры и скорость его остывания. У кирпича теплоемкость в два раза меньше – он быстрее нагревается и быстрее стынет. Так что теплоемкость утеплителя также не подкачала.

Вторая важная характеристика материала – водонепроницаемость. Пенополистирол совершенно не гигроскопичен – сами гранулы стирола не впитывают влагу, не разбухают при контакте и не растворяются. Однако вода может проникнуть между гранулами, но ее количество даже при постоянном контакте будет не более 3 % от весового объема плиты. Впрочем, влага не задерживается на поверхности плит и испаряется при первом же повышении температуры

Важно то, что в процессе сам материал не теряет своих качеств и размеров. Пар, как и вода, также легко проникает сквозь пенопласт, разрушая все мифы о якобы его паронепроницаемости

Во всех марках этого утеплителя коэффициент паропроницаемости равен 0,05 мг/(м.ч. Па).

Устойчивость к химическим реакциям и бактериологическому воздействию – вспененный полистирол не является пищей для бактерий, не создает благоприятную среду для развития колоний грибков или водорослей и не потребляется в пищу животными. Существует мнение, что пенопласт любят грызуны – они якобы прогрызают в нем норы и живут в них. Но стоит заметить, что грызуны способны прогрызть и кирпичные стены, если за ними есть пища. Появились в доме мыши или крысы – ищите рядом свалку мусора, а не вините пенопласт.

Пенополистирол устойчив к воздействию щелочей, отбеливающих веществ, солевых растворов и даже неконцентрированных кислот, которые входят в ряд строительных материалов. Пенопласт можно без опаски штукатурить или красить, а также мыть мыльными растворами.

Кто разработал материал

Вальтерм — инновационная разработка учёных итальянской лаборатории с одноимённым названием, а именно Valterm Research & Development Centre.

Особенность вальтерма в сохранении тепла благодаря множеству пузырьков, наполненных воздухом. Из-за их огромного количества образуется тепловой заслон: воздушная прослойка нагревается, не позволяя холодному воздуху проникать извне. При этом лишнее тепло отводится наружу, вспотеть в одежде из вальтерма не получится.

Вторая особенность материала — это дифференцированная плотность. Благодаря различной толщине его применяют и для пошива летних курток, и для зимних теплых изделий, защищающих в сильные морозы. Специальная пропитка препятствует проникновению влаги — попав под сильный дождь, человек не промокнет. Мало того материал влагу не впитывает, а значит, достаточно будет просто встряхнуть одежду, специально не высушивая.

Легкость и тонкость вальтерма позволяет использовать его в женской демисезонной одежде любого стиля: от романтичного до спортивного без ущерба для дизайна. Утеплитель не уплотняет и не утяжеляет силуэт.

Как выбрать утеплитель для дома

Наш рейтинг содержит самые популярные виды утеплителей

Перед его рассмотрением затронем кратко основные параметры, на которые стоит обращать внимание при выборе:

  1. Теплопроводность. Показатель информирует о количестве тепла, способного перейти через разные материалы при одинаковых условиях. Чем значение меньше, тем лучше вещество защитит дом от промерзания и сэкономит средства на отоплении. Самыми лучшими значениями являются 0.031 Вт/(м*К), средними выступают 0.038-0.046 Вт/(м*К).
  2. Паропроницаемость. Подразумевает способность пропускать через себя частички влаги (дышать), не задерживая ее в помещении. В противном случае лишняя влага будет впитываться в строительные материалы и содействовать появлению плесени. Утеплители делятся на паропроницаемые и непроницаемые. Значение первых бывает от 0.1 до 0.7 мг/(м.ч.Па).
  3. Усадка. Со временем некоторые утеплители теряют объем или форму под действием собственного веса. Это требует более частых точек фиксации при монтаже (перегородки, прижимные планки) или использовать их только в горизонтальном положении (пол, потолочное перекрытие).
  4. Масса и плотность. От плотности зависят изоляционные характеристики. Значение варьирует от 11 до 220 кг/м3. Чем оно выше, тем лучше. Но с возрастанием плотности утеплителя увеличивается и его вес, что нужно учитывать при нагрузке на строительные конструкции.
  5. Водопоглощение (гигроскопичность). Если утеплитель подвергнется прямому воздействию воды (случайное разлитие на пол, протекание крыши), то он может либо выдержать это без вреда, либо деформироваться и испортиться. Одни материалы не гигроскопичны, а другие поглощают воду от 0.095 до 1.7% от массы за 24 часа.
  6. Диапазон рабочих температур. Если утеплитель закладывается в кровлю или непосредственно за котлом отопления, рядом с камином в стенах и т.д., то важную роль играет выдерживание повышенной температуры с сохранением свойств материала. Значение одних варьируют от -60 до +400 градусов, а других достигают -180. +1000 градусов.
  7. Горючесть. Утеплители для дома могут быть негорючими, слабогорючими и сильногорючими. Это влияет на защиту здания при случайном возгорании или намеренном поджоге.
  8. Толщина. Сечение пласта или рулонного утеплителя может быть от 10 до 200 мм. Это оказывает воздействие на то, сколько места потребуется отвести в конструкции под его размещение.
  9. Долговечность. Срок службы одних утеплителей достигает 20 лет, а других до 50.
  10. Простота укладки. Мягкие утеплители можно вырезать чуть с запасом и они плотно заполнят нишу в стене или полу. Твердые утеплители требуется кроить точно по размерам, чтобы не оставить «мостиков холода».
  11. Экологичность. Подразумевает способность выделять пары в жилое помещение в процессе эксплуатации. Чаще всего это связующие смолы (природного происхождения), поэтому большинство материалов экологически чисты. Но при монтаже некоторые виды могут создавать обильное пылевое облако, вредное для органов дыхания, и колоть руки, что потребует защиты перчатками.
  12. Химическая стойкость. Определяет можно ли поверх утеплителя стелить штукатурку и красить поверхность. Одни виды полностью устойчивы, другие теряют от 6 до 24% веса при контакте с щелочами или кислотной средой.

Как подобрать?

Чтобы выбрать, какой пеноплекс нужен именно вам, необходимо определиться, для каких именно работ он необходим – утепления стен, кровли или фундамента. Следует учесть ряд параметров.

По назначению

  • Для утепления фундаментов, стен, полов – хорошо подойдет «Пеноплекс Комфорт».
  • Для утепления стен (как наружных, так и внутренних), цоколей, перегородок для эффективного сбережения тепла и уменьшение затрат на отопление – выбор стоит остановить на «Пеноплекс Стена».
  • Для возведения основания дома или строительства помещений под подвал подойдет «Пеноплекс Фундамент», который обладает высокими водоотталкивающими показателями и повышенной прочностью.
  • Если необходимо утепление крыши, есть «Пеноплекс Кровля». Он подойдет как для плоских, так и для скатных конструкций. За счет легкости материала строительная конструкция не утяжеляется.

По плотности

Перед покупкой теплоизоляционного материала, покупатель задумывается над его плотностью, ведь по данному показателю можно судить о прочность материала, его весе и теплопроводности.

  • Плотность «Пеноплекс Комфорт» находится в диапазоне от 25 до 32 кг/м3.
  • Менее универсальным видом, обладающим более высокой прочностью, можно назвать «Пеноплекс Кровля». Плотность материала составляет 28–33 кг/м3.
  • У «Пеноплекс Фундамент» этот показатель составляет 29–37 кг/м3. Для данной разновидности материала этот параметр особенно важен. От него зависит степень сопротивления механическим факторам (сжатие).
  • Самую высокую плотность имеет «Пеноплекс 45», она находится в пределах от 35 до 47 кг/м3.

По толщине листа

  • Толщина у «Пеноплекс Комфорт» варьируется от 20 до 100 мм. Каждый вид имеет свое предназначение, к примеру: пеноплекс с толщиной 50 мм в основном используется для утепления фундамента или отмостки.
  • Толщина пеноплекса серии «Ф», начинается от 50 мм, именно такие габаритные показатели должны использоваться для утепления подземных построек и фундамента в любом доме.

Структура и состав пенопласта

Пенопласт представляет собой материал белого цвета с жёсткой вспененной структурой, в которой содержится 98% воздуха и 2% полистирола.

Для его изготовления разработана технология вспенивания полистирольных гранул, после чего эти микроскопические частицы обрабатывают горячим паром. Процедуру повторяют несколько раз, в результате чего значительно уменьшаются показатели плотности и веса материала.

Подготовленную массу подвергают высушиванию для удаления остаточной влаги. Процесс осуществляют на открытом воздухе в специальных сушильных ёмкостях. На этой стадии производства структура пенопласта приобретает окончательную форму. Размеры гранул находятся в пределах от 5 до 15 мм.

Высушенным гранулам пенопласта придают соответствующую форму в виде плит. Прессование проводится на специальных установках или станках, которые «упаковывают» пенопласт и придают ему компактную форму.

После прессования пенопласта его ещё раз обрабатывают горячим паром, в результате чего образуются блоки белого цвета с заданными параметрами ширины. Блоки нарезают специальными инструментами по размерам, которые требуются заказчику. Листы пенопласта могут иметь стандартные или нестандартные размеры. Толщина пенопласта варьирует от 20 до 1000 мм, а размеры плит имеют следующие габариты:

  • 1000х500мм;
  • 1000х1000мм;
  • 2000х1000мм.

Это интересно: Обшивка дома пенопластом

Срок службы пенопласта как утеплителя

Еще одним из часто используемых материалов для утепления является пенопласт. Принято считать, что срок годности пенополистирола достигает несколько десятков лет.

Производители дают гарантию на стойкость материала в течение 50 лет. Однако при правильной процедуре утепления этот срок может быть увеличен в два раза. Это одна из основных причин, по которым он так популярен.

Следует учитывать, что существует несколько видов утеплителей, изготовленных из пенопласта:

Полистирол. Материал, который делают  в виде поролона. Подходит для защиты помещения с внутренней стороны.

Имеет очень высокие эксплуатационные характеристики.Поливинилхлоридные веществаявляются очень эластичными. Имеют очень высокий показатель стойкости.Пенополиуретан. Он считается выносливой теплоизоляцией, которая прослужит довольно долгое время, быстро застывает, образовывая очень крепкую защиту, способную выдержать множество внешних воздействий.

Исходя из вышеперечисленных материалов, можно сделать вывод, что срок службы пенопласта является очень долгим и полностью оправдывает ожидания.

Сегодня производители теплоизоляционных материалов предлагают застройщикам действительно огромный выбор материалов.

При этом каждый уверяет нас, что именно его утеплитель идеально подходит для утепления дома. Из-за такого разнообразия стройматериалов, принять правильное решение в пользу определенного материала действительно довольно сложно. Мы решили в данной статье сравнить утеплители по теплопроводности и другим, не менее важным характеристикам.

Стоит сначала рассказать об основных характеристиках теплоизоляции, на которые необходимо обращать внимание при покупке. Сравнение утеплителей по характеристикам следует делать, держа в уме их назначение

Например, несмотря на то, что экструзия XPSпрочнее минваты, но вблизи открытого огня или при высокой температуре эксплуатации, стоит купить огнестойкий утеплитель для своей же безопасности.

Сравнение утеплителей по теплопроводности

Пенополистирол (пенопласт)

Плиты пенополистирола (пенопласта)

Это самый популярный теплоизоляционный материал в России, благодаря своей низкой теплопроводности, невысокой стоимости и легкости монтажа. Пенопласт изготавливается в плитах толщиной от 20 до 150 мм путем вспенивания полистирола и состоит на 99% из воздуха. Материал имеет различную плотность, имеет низкую теплопроводность и устойчив к влажности.

Благодаря своей низкой стоимости пенополистирол имеет большую востребованность среди компаний и частных застройщиков для утепления различных помещений. Но материал достаточно хрупкий и быстро воспламеняется, выделяя токсичные вещества при горении. Из-за этого пенопласт использовать предпочтительнее в нежилых помещениях и при теплоизоляции не нагружаемых конструкций — утепление фасада под штукатурку, стен подвалов и т.д.

Экструдированный пенополистирол

Пеноплэкс (экструдированный пенополистирол)

Экструзия (техноплэкс, пеноплэкс и т.д.) не подвергается воздействию влаги и гниению. Это очень прочный и удобный в использовании материал, который легко режется ножом на нужные размеры. Низкое водопоглощение обеспечивает при высокой влажности минимальное изменение свойств, плиты имеют высокую плотность и сопротивляемость сжатию. Экструдированный пенополистирол пожаробезопасен, долговечен и прост в применении.

Все эти характеристики, наряду с низкой теплопроводностью в сравнении с прочими утеплителями делает плиты техноплэкса, URSA XPS или пеноплэкса идеальным материалом для утепления ленточных фундаментов домов и отмосток. По заверениям производителей лист экструзии толщиной в 50 миллиметров, заменяет по теплопроводности 60 мм пеноблока, при этом материал не пропускает влагу и можно обойтись без дополнительной гидроизоляции.

Минеральная вата

Плиты минеральной ваты Изовер в упаковке

Минвата (например, Изовер, URSA, Техноруф и т.д.) производится из натуральных природных материалов – шлака, горных пород и доломита по специальной технологии. Минеральная вата имеет низкую теплопроводность и абсолютно пожаробезопасна. Выпускается материал в плитах и рулонах различной жесткости. Для горизонтальных плоскостей используются менее плотные маты, для вертикальных конструкций используют жесткие и полужесткие плиты.

Однако, одним из существенных недостатков данного утеплителя, как и базальтовой ваты является низкая влагостойкость, что требует при монтаже минваты устройства дополнительной влаго- и пароизоляции. Специалисты не рекомендуют использовать минеральная вату для утепления влажных помещений – подвалов домов и погребов, для теплоизоляции парилки изнутри в банях и предбанников. Но и здесь ее можно использовать при должной гидроизоляции.

Базальтовая вата

Плиты базальтовой ваты Роквул в упаковке

Данный материал производится расплавлением базальтовых горных пород и раздуве расплавленной массы с добавлением различных компонентов для получения волокнистой структуры с водоотталкивающими свойствами. Материал не воспламеняется, безопасен для здоровья человека, имеет хорошие показатели по теплоизоляции и звукоизоляции помещений. Используется, как для внутренней, так и для наружной теплоизоляции.

При монтаже базальтовой ваты следует использовать средства защиты (перчатки, респиратор и очки) для защиты слизистых оболочек от микрочастиц ваты. Наиболее известная в России марка базальтовой ваты – это материалы под маркой Rockwool. При эксплуатации плиты теплоизоляции не уплотняются и не слеживаются, а значит, прекрасные свойства низкой теплопроводности базальтовой ваты со временем остаются неизменными.

Пенофол, изолон (вспененный полиэтилен)

Пенофол и изолон – это рулонные утеплители толщиной от 2 до 10 мм, состоящие из вспененного полиэтилена. Материал также выпускается со слоем фольги с одной стороны для создания отражающего эффекта. Утеплитель имеет толщину в несколько раз тоньше представленных ранее утеплителей, но при этом сохраняет и отражает до 97% тепловой энергии. Вспененный полиэтилен имеет длительный срок эксплуатации и экологически безопасен.

Изолон и фольгированный пенофол – легкий, тонкий и очень удобный в работе теплоизоляционный материал. Используют рулонный утеплитель для теплоизоляции влажных помещений, например, при утеплении балконов и лоджий в квартирах. Также применение данного утеплителя поможет вам сберечь полезную площадь в помещении, при утеплении внутри. Подробнее об этих материалах читайте в разделе «Органическая теплоизоляция».

Сравнение теплопроводности утеплителей

Чем выше теплопроводность, тем хуже материал работает как утеплитель.

Мы начинаем сравнение утеплителей по теплопроводности неспроста, так как это, несомненно, самая важная характеристика. Она показывает, сколько тепла пропускает материал не за определенный промежуток времени, а постоянно. Теплопроводность выражается коэффициентом и исчисляется в ваттах на метр квадратный. Например, коэффициент 0,05 Вт/м*К указывает, что на квадратном метре постоянные теплопотери составляют 0,05 Ватта. Чем выше коэффициент, тем лучше материал проводит тепло, соответственно, как утеплитель он работает хуже.

Ниже представлена таблица сравнения популярных утеплителей по теплопроводности:

Наименование материала Теплопроводность, Вт/м*К
Минвата 0,037-0,048
Пенопласт 0,036-0,041
ППУ 0,023-0,035
Пеноизол 0,028-0,034
Эковата 0,032-0,041

Толщина теплоизоляции имеет архиважное значение, она должна рассчитываться для каждого случая индивидуально. На результат влияет регион, материал и толщина стен, наличие воздушных буферных зон

Сравнительные характеристики утеплителей показывают, что на теплопроводность влияет плотность материала, особенно для минеральной ваты. Чем выше плотность, тем меньше воздуха в структуре утеплителя. Как известно, воздух имеет низкий коэффициент теплопроводности, который составляет менее 0,022 Вт/м*К. Исходя из этого, при увеличении плотности растет и коэффициент теплопроводности, что негативно отражается на способности материала удерживать тепло.

1 Пенополистирол сколько весит метр кубический

Модное ложное мнение – удельный вес пенопласта должен подходить марке. Другими словами, если мы приобретаем вспененного пластика 35 марки, то удельный вес одного кубометра пенополистирола должен подходить 35 кг. В действительности, в соответствии с ГОСТу, цифра в марке говорит о по максимуму возможном весе кубометра, в рамках, перечисленных все в том же ГОСТе. Так, к 15-й плотности относят все плиты пенополистирола весом до 15 кг/м3 (в действительности 11–12 кг/м3), к востребованной 25-й марке относят пенополистирол, чей удельный вес может составлять от 15,1 кг/м3 до 25 кг/м3 (очень часто как показала практика – 17–18 кг/м3), к 30 марке относят вспененного пластика весом от 25,1 до 35 кг/м3. В последнем варианте очень часто изготовители рекомендуют пенополистирол с настоящей плотностью 26–27 кг/м3. Надувательство? Скорее, экономия – имея в виду высокую конкуренцию на рынке изготовителей, любой пытается предложить материал доступнее, чем прочие. А сделать это может быть только уменьшив кол-во сырья и ухудшив качество продукции.

Определять качество и марку пенопласта по плотности (соотношение веса к объему, кг/м3) – очень большое недоразумение. Плотность – только одна характеристика, которая играет роль в определении марки выпускаемого материала. В соответствии с ГОСТ 15588-86, пенополистирол отличается прочностью на сжатие, прочностью на изгиб, теплопроводимостью, влагостойкостью, временем горения плит и конструктивной стабильностью. Из всех данных характеристик плотность – далеко не очень ключевая. К примеру, для 25-й плотности пенопласта ГОСТом определена крепость на сжатие не менее 0,08 МПа. Для 15-й марки эта характеристика составляет 0,04 Мпа. В ГОСТе есть один принципиальный момент – если вспененного пластика не отвечает по какой-нибудь характеристике собственной марке, он обязан быть отнесен к марке классом ниже. Другими словами, если например вы приобретаете вспененного пластика, удельный вес которого от 15,1 до 25 кг/м3, но крепость на сжатие у материала меньше 0,08 МПа, его необходимо отнести к марке 15.

Кто на свете всех теплей?

Цель такого тщательного изучения утеплителей одна — узнать, какой из них лучше всех. Однако, это палка о двух концах, ведь материалы с высокой термоизоляцией могут иметь другие нежелательные характеристики.

Пенополиуретан или экструдированный пенополистирол

чемпион по теплоизоляции – это пенополиуретан

Но у пенополиуретана появилась настоящая альтернатива – экструдированный пенополистирол. По сути это тот же пенопласт, но прошедший дополнительную обработку – экструдировку, которая улучшила его. Это материал с равномерной структурой и замкнутыми ячейками, который представлен в виде листов разной толщины. От обычного пенопласта его отличает усиленная прочность и способность выдерживать механическое давление. Именно поэтому его можно назвать достойным конкурентом пенополиуретану. Единственный недостаток монтажа отдельных плит – швы, которые успешно заделываются монтажной пеной.

А уж чем вам удобнее пользоваться – жидким утеплителем из баллончика или плитами, выбирать только вам. Но помните, что эти материалы не «дышат» и могут образовывать эффект запотевших окон, так что все утепление может уйти из форточки во время проветривания. Поэтому утеплять такими материалами нужно разумно.

Другие утеплители

Также набирает популярности дешевое и экологичное пеностекло, которое можно применять только без нагрузок, поскольку он весьма хрупок.

Анализируем ключевые показатели

Далее будет представлен сравнительный обзор по важнейшим характеристикам, которые напрямую влияют на эффективность утепления.

Главная характеристика — теплопроводность

Под этим понятием подразумевается способность материала пропускать через себя тепло. Чем меньше данный показатель, тем эффективнее утеплитель и тем меньший его слой требуется для организации надежной защиты от холода. Рассмотрим описываемые нами модели в порядке возрастания коэффициента теплопроводности:

  • Пеноплекс: 0,039 Вт/м*с (это средний показатель, он может меняться в зависимости от конкретной марки).
  • Базальтовая вата: 0,04 — 0,05 Вт/м*с.
  • Пенопласт: 0,055- 0,065 Вт/м*с.
  • Керамзит: 0,07-0,1 Вт/м*с.

Можно заметить, что пеноплекс эффективнее того же керамзита почти втрое. Это значит, что его слой может быть меньше в 3 раза с такими же показателями.

Плотность (от неё зависит вес)

В данном аспекте за явным преимуществом лидирует пенопласт. Он имеет невероятно маленькую плотность, поэтому его панели очень легкие. С ним может работать даже ребенок. Немного тяжелее пеноплекс (это связано с технологией его производства, в результате которой он приобретает свои прочностные характеристики).

Минеральная вата гораздо тяжелее. В зависимости от конкретной марки, вес рулона может достигать 30-35 кг, что может создать значительные трудности при монтаже. Самым тяжелым в своем классе является керамзит. Именно поэтому его используют исключительно для пола.

Влагостойкость и стойкость к естественным раздражителям

Пеноплекс, пенопласт и керамзит абсолютно устойчивы к повышенной влажности. Поэтому их свободно можно использовать для прокладки в ванных комнатах и туалетах. Этого нельзя сказать про минеральную вату. Некоторые производители по неизвестным причинам приписывают ей повышенную влагостойкость, но на самом деле это не так. При таких условиях она начинает резко терять свои теплоизоляционные свойства, так как хорошо впитывает влагу.

Горючесть

Единственным негорючим материалом, из рассматриваемых нами, является керамзит. Он изготавливается на основе глиняных гранул, которые выдерживают огромные температуры. Именно поэтому его часто используют в сфере промышленности, где высоки риски возгорания.

По непонятным причинам некоторые производители базальтовой ваты и пеноплекса заводят в заблуждение своих клиентов, говоря о высокой огнестойкости. На самом деле они оба относятся к классу Г4 горючести. Худшим вариантом в данном аспекте является пенопласт. Он не только отлично горит, но и выделяет чудовищно вредные вещества.

Сравниваем экологичность

Явным аутсайдером в данном компоненте выглядит пенопласт. При относительно высокой температуре (в летние дни, или зимой при включенном отоплении) он выделяет едкие пары. На большинство людей они практически не оказывают влияния, но для аллергиков это может стать проблемой. В случае пожара, выделение этих веществ будет просто губительным.

Второе место с конца можно отдать пеноплексу. При нормальных условиях он, конечно же, не выделяет ничего вредного. Однако при горении в воздух будет попадать немало едких веществ. Остальные рассматриваемые теплоизоляционные материалы обладают абсолютной экологической безопасностью.

Сертификация

Производством материала «Пеноплекс комфорт» на территории России занимается ООО «ПО «Пеноплекс»». На данный теплоизоляционный материал сделаны сертификаты пожарной безопасности, пожарной кровельной безопасности, экологический сертификат, сертификат соответствия ГОСТу. Проведены испытания теплоизоляции на долговечность, акустические испытания по звукоизоляции. Полученный на утеплитель «Пеноплекс комфорт» сертификат соответствия санитарным нормам подтверждает безопасность применения данного материала и для внутренней отделки помещений.

На протяжении всего гарантийного срока службы утеплителя «Пеноплекс комфорт» технические характеристики этого материала остаются на высоком уровне. Плиты не крошатся, не трескаются, сохраняют изначальную плотность. Долговечность в 50 лет – одно из наиболее значимых достоинств этого материала.

Список источников

  • utepleniedoma.com
  • mr-build.ru
  • remoskop.ru
  • www.syl.ru
  • stroy-podskazka.ru
  • wearpro.ru
  • remontami.ru
  • klub-masterov.ru
  • kotel.guru
  • blog-potolok.ru

Утепление крыши дома из бруса

Утепление крыши является неотъемлемой частью строительного процесса, такой же, как строительство фундамента или устройство перекрытий. От правильности этого процесса будет зависеть как количество теплопотерь, так и срок, через который крыша потребует реконструкции. Вполне естественно, что каждый хочет «построить и забыть» на ближайшие пару, а лучше тройку десятилетий. И это вполне реально при соблюдении технологического процесса и выборе материала, соответствующего специфике применения. Рассмотрим, какие материалы используют для утепления крыш домов из бруса, так как именно из этого материала в последнее время предпочитают строить загородные дома. И, как правило, с мансардным этажом, что вполне оправдано с экономической точки зрения.

Содержание статьи

Требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам

Чтобы подобрать оптимальный теплоизоляционный материал для утепления кровли, необходимо определиться с критериями оценки, которые позволят сделать правильный выбор. Таких критериев несколько, так как оценивать утеплитель по какой-то определенной характеристике нецелесообразно. В сложных условиях крыши важен следующий набор параметров.

Гигроскопичность (водопоглощение)

Нередко на первое место в перечне ставят коэффициент теплопроводности, что не совсем верно, так как у многих утеплителей этот показатель если и различается, то не значительно. Тогда как способность впитывать влагу напрямую влияет на повышение теплопроводности изоляции. Не зря же производители всегда указывают теплопроводность в двух состояниях – в сухом и влажном. Мало того, контакт влажного утеплителя с деревянными элементами стропильной системы неизбежно повлечет развитие патологических процессов в несущей конструкции. Влага же в утеплитель поступает в виде испарений, особенно в зоне крыши, так как теплый воздух всегда стремится вверх. И никакой пароизоляционный барьер не в состоянии полностью отсечь пар, только минимизировать его количество. Попадая в утеплитель пар, преобразуется и выпадает на поверхность конденсатом. Если утеплитель негигроскопичен, этот конденсат выветривается благодаря вентиляционному зазору, если же изоляция способна впитывать влагу, то никакое вентилирование не способно поддержать ее в сухом виде. В идеале утеплитель должен быть гидрофобным, как минимум – с минимальной гигроскопичностью.

Теплоизоляционные свойства

Иначе, коэффициент теплопроводности, второй по важности критерий, так как в ограниченном стропильном пространстве уложить слишком толстый слой утеплителя проблематично. Существуют нормативы сопротивления теплопотерям, которым должны соответствовать ограждающие конструкции, к коим относится и крыша. Чем меньше теплопроводность утеплителя, тем меньшая его толщина позволит уложиться в нормативные показатели. Не говоря об экономии пространства и удобстве работ. Считается, что в кровельном пироге можно применять материалы, коэффициент теплопроводности которых не превышает 0,05 Вт/(м·С).

Плотность утеплителя

Чем плотнее материал, тем он больше весит, тем выше его теплопроводность и больше нагрузка на стропильную систему и стены, а они у нас из бруса, а не камня. Естественно, это не те качества, что нужны на крыше. Однако слишком рыхлый утеплитель сложнее укладывать, он нуждается в дополнительной фиксации, а также сильно подвержен усадке. Имеет смысл выбирать «золотую середину» – материал средней плотности, соответственно, средней жесткости, с допустимым показателем теплопроводности.

Паропроницаемость – способность материала пропускать сквозь себя влагонасыщенные пары. У проницаемого утеплителя пар конденсируется на внешней поверхности, откуда выветривается за счет вентканала. Непроницаемый утеплитель не способен пропускать пар, конденсат будет выпадать на внутренней поверхности под пароизоляцией. В этом случае кровельный пирог будет постоянно влажным, так как испаряться конденсату некуда, только впитываться.

Рабочая температура

Страна большая и в одном регионе давят лютые морозы, а в другом нещадно жарит солнце. И там, и там утеплитель в крыше работает в жесточайших условиях. Особенно, вкупе с металлическим кровельным покрытием, которое раскаляется на солнце и активно отдает тепло в изоляцию даже сквозь вентзазор и мембрану. А самые распространенные кровли у нас как раз металлические. Но и вне зависимости от типа кровель покрытия утеплитель должен быть рассчитан на работу в широком температурном диапазоне, как зимой, так и летом.

Горючесть

Кроме скорости горения и устойчивости к распространению пламени, утеплитель оценивают также по количеству и качеству выделяемого дыма и токсичности продуктов горения. В идеале изоляция должна быть не просто негорючая (группа НГ), но и барьерная, то есть, обладать огнеупорными свойствами и сдерживать распространение пламени, чтобы дать возможность домочадцам спастись при пожаре. На деле же, как минимум не стоит использовать материалы Г 3 или Г 4, особенно, если при горении выделяется много дыма и отравляющих веществ.

Видео: Сравнение горючести утеплителей

Безопасность

Иначе это свойство модно называть экологичностью, но учитывая, из чего делают большинство изоляторов или чем их обрабатывают для придания нужных свойств, это не реальное обозначение, а ближе к маркетинговому ходу. Все имеющиеся в продаже специфичные утеплители допущены проверяющими структурами к применению в кровельных пирогах и проходят по СанПиН, СП и ГН. Но логично предположить, что чем меньше химических веществ исходно содержит материал, тем меньше он сможет выделить, как в процессе эксплуатации, так и в случае пожара.

Биостойкость

Не стоит создавать комфортные условия для жизни насекомых, грызунов или патогенной микрофлоры. Напротив, утеплитель должен быть устойчив как к поражениям плесенью или грибками, так и не подходить вредителям ни в качестве кормовой базы, ни в качестве комфортного жилья.

Видео: Воздействие муравьев на утеплитель

Стабильность

Крыша утепляется с расчетом на максимально долгий срок службы всей конструкции, крайне желательно, чтобы утеплитель также сохранял все свои характеристики на этот срок. Толку от минимальной теплопроводности, если изоляция осядет, намокнет или ее поточат мелкие «соседи» в первые же несколько лет.

Удобство монтажа

Не всем по карману нанять мастеров, предпочтителен тот материал, который неприхотлив в работе. То есть, не требует особых навыков, специализированного оборудования и расходников. Укладывается просто, быстро и без «танцев с бубнами».

Доступность

извечное стремление получить самое лучшее как можно дешевле никуда не денется, и в строительстве зачастую бюджет весьма скромен и возможности за желаниями не поспевают. Но с учетом того, что в общей массе расходы на утепление не столь значительны, чтобы кардинально раздуть смету, не стоит поступаться качеством и выбирать только с позиции доступности.

Критериев много, все они важны, естественно, идеального утеплителя отвечающего всем пожеланиям, пока еще не изобрели. Но можно попытаться подобрать наиболее подходящий к кровельной специфике.

Какие утеплители используются в кровле

Перебрать все позиции, предлагаемые производителями достаточно сложно, так как у одного материала может быть несколько модификаций и форм выпуска. Кроме того, речь идет именно о скатных крышах, так как плоские кровли и Barn house (Барн Хаус), хоть и с мансардами, из бруса практически не строят. Следовательно, и материалы, применяемые для утепления плоских кровель, рассматривать нецелесообразно. Но вполне реально разобраться с наиболее востребованными разновидностями теплоизоляции, получившими достаточно широкое распространение. Такие материалы можно разделить на несколько групп.

Утеплители с открытой волоконной структурой

Теплоизоляция этой группы объединена общей структурой – все плиты, рулоны или маты, хотя чаще все же плиты, сформованы из множества тончайших волокон, хаотично переплетенных между собой. Между волокнами образуются воздушные поры открытого типа, которые и предотвращают отток тепла. В качестве связующего в волоконной теплоизоляции обычно используются особые смолистые вещества формальдегидной группы, в допустимых количествах безвредные для организма. Также в процессе производства в состав добавляются различные модификаторы, придающие материалу те или иные дополнительные характеристики. Волокнистые утеплители представлены несколькими подгруппами.

Минеральная вата на кварцевой основе

Производится из расплава кварцевого песка, современная разновидность известной всему Союзу стекловаты, особых изменений с тех пор не претерпевшая. Брендовая продукция может похвастаться более гибкими волокнами, без характерной ломкости, но способность раздражать кожу и дыхательные пути при монтаже никуда не делась. То есть, укладывать ее стало проще, но при резке из нее сыплется мельчайшая взвесь, а закрыть все кожные поверхности и несколько часов к ряду проходить в респираторе то еще удовольствие. На фоне достаточно высоких технических характеристик, главным недостатком стекловаты остается гигроскопичность. Она бодренько впитывает влагу и довольно неохотно ее отдает, при малейших прорехах в пароизоляционном барьере минеральная теплоизоляция будет переувлажняться, чем это чревато, уже выяснили.

Технические характеристики

Водопоглощение (% от объема при частичном погружении) 15
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·С) 0,038-0,042
Плотность, кг/м³ 11-25
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па). 0,64-0,65
Температурный диапазон ⁰С -60 — +250
Горючесть, группа НГ-Г1

Что касается биостойкости, вредителям стекловата неинтересна ни в каком качестве, отсутствие в составе органики делает ее устойчивой к грибкам или плесени. Срок службы без деструкции производители брендовой продукции гарантируют в 50 лет и это отлично. Но проблема в том, что при намокании стекловата не только начинает пропускать тепло, но и дает усадку, за счет чего образуются мостики холода, дополнительно провоцирующие отток тепла. Так что заявленные половину века в исходном виде материал покажет только в идеальных условиях, а они редко встречаются в реальности.

Минеральная вата из каменного волокна

Вместо кварцевых в этом утеплители волокна из расплава горных пород габбро-базальтовой группы. Ввиду сырьевой базы эту теплоизоляцию обычно называют каменной ватой. Каменное волокно эластичнее кварцевого и прочнее, за счет большой длины его проще формовать, изоляция получается более плотной, с однородной структурой и хорошей геометрией. Да и укладка каменной ваты значительно проще – плиты отлично становятся враспор без дополнительной фиксации. Материал легко режется без осыпания края, перчатками и робой, конечно, пренебрегать не стоит, а вот без респиратора вполне можно обойтись. Также в отличие от стеклянной, каменная практически не впитывает влагу, что обусловлено как структурой, так и добавлением гидрофобизатора в процессе производства. А благодаря отличной паропроницаемости то, что попадает в утеплитель, проходя сквозь барьер, выпадает на поверхность и выветривается, не оставаясь внутри, что позволяет каменной вате оставаться сухой на весь срок эксплуатации.

Технические характеристики

Водопоглощение (% от объема при полном погружении) 1-3
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·С) 0,039-0,047
Плотность, кг/м³ 25-200
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па). 0,03
Температурный диапазон ⁰С -190 — +1100
Горючесть, группа НГ (огнеупорный)

Материал не поражается грызунами, насекомыми и микрофлорой, оставаясь сухим сохраняет от загнивания и элементы стропильной системы. У каменной ваты больше шансов сохранить свои характеристики на заявленный производителем срок службы от пятидесяти лет, так как она не намокает, а пропускает пар, сквозь себя, оставаясь в исходном виде. Но все это работает только в отношении качественной, фирменной продукции, а она далеко не всем желающим по карману.

Целлюлозный утеплитель

По большому счету целлюлозный утеплитель, называемый эковата, можно отнести к теплоизоляции с открытой волокнистой структурой, так как масса состоит из волокон. Волокно является продуктом переработке отходов деревообрабатывающей промышленности, мукулатуры и подобного сырья. Доля именно целлюлозного волокна в материале составляет от 80 до 85 %, остальное приходится на добавки – биоциды и антипирены. Биостойкость эковате обеспечивает борная кислота, антипирены препятствуют возгоранию материала. Главным отличием эковаты от минеральной ваты является форма выпуска – вместо четкой формы она поставляется в виде неоднородной массы. И если плиты просто укладывают между стропилами или в подсистему, то эковату применяют двумя методами.

  • Насыпью – сухая масса засыпается в скаты после предварительного распушения, вручную или механически. Чтобы максимально плотно заполнить все скаты, на стропила набивают сплошные щиты, по мере заполнения закрывая все утепляемое пространство или затягивают полости пленкой и задувают сразу всю массу.
  • Задувным способом – подразумевает применение специальной установки и смачивание массы. Для скатных кровель задувной способ эффективнее, так как частицы материала плотно прилипают к элементам стропильной системы, что предотвращает усадку.

В отличие от минеральной ваты, эковата вообще не содержит формальдегиды, за что и получила свое название, но антипирены тоже химия, хотя и не столь агрессивная. Однако в плане экологичности этот утеплитель все же превосходит и стекловату, и каменную вату. Эковата достаточно гигроскопична, но благодаря капиллярной структуре волокна влага и испаряется из утеплителя также быстро, как и поступает, не ухудшая его свойств.

Технические характеристики

Водопоглощение (% от объема при полном погружении) 9-15
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·С) 0,038-0,043
Плотность, кг/м³ 40-75
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па). 0,67
Температурный диапазон ⁰С -60 — +1000
Горючесть, группа Г 2

Несмотря на любовь мышей и насекомых к бумаге, эковату они не переносят из-за добавляемых в массу боратов, будучи антисептиками эти вещества также препятствуют развитию микрофлоры. Срок службы утеплителя те же 50 и более лет, но исходную теплопроводность он сохранит, только если будет своевременно просушиваться. Кроме того, если его заложить строго по объему, в течение первого же года он даст усадку в 20 % (при засыпном методе). Поэтому необходимо утрамбовывать в скаты минимум с этим запасом. При задувке получается более плотный слой, устойчивый к усадке, но услуги по нанесению прилично удорожат этот и без того не самый бюджетный материал. Тем не менее, это достойная альтернатива более популярной изоляции, постепенно отвоевывающая все больше потребителей.

Напыляемая изоляция

Напыление считается одним из самых эффективных способов утепления, так как позволяет получить абсолютно бесшовную поверхность. А благодаря высокой адгезии вспененная масса практически намертво пристает к обрабатываемой поверхности, что гарантирует отсутствие усадки. Чаще всего в качестве напыляемого утеплителя выступает пенополиуретан (ППУ), характеризующийся самой низкой среди аналогов теплопроводностью – всего 0,03 Вт/(м·С). Также ему присуща паронепроницаемость, но если для изоляции, укладываемой в стропильную систему это минус, то для материала, полностью покрывающего все несущие элементы это достоинство. Применение ППУ позволяет отказаться от использования пароизоляции, но вместо обрешетки потребуется сплошной настил. Долговечность, биостойкость и безопасность этого утеплителя тоже на высоте, однако он распространен значительно меньше, чем минеральная вата или эковата. Это объясняется как высокой стоимостью самого материала, так и необходимостью использования специального профессионального оборудования, то есть – привлечения квалифицированных исполнителей. В продаже есть одноразовые установки для напыления, но их стоимость тоже далека от бюджетной и не факт, что дешевле купить и сделать самостоятельно, чем нанять мастеров.

Альтернативные утеплители

Речь о производных пенополистирола, пенопласте (ППС/ПСБ), экструдированном пенополистироле (ЭППС) и пенополиизоцианурате (PIR). Все они выпускаются в виде жестких плит с ячеистой структурой с ячейками закрытого типа, заполненными газом. По теплопроводности все эти утеплители превосходят и минеральную вату, и эковату, а PIR даже ППУ, у него всего 0,022 Вт/(м·С). Тем не менее, на крышах эти материалы встречаются довольно редко.

ППС

Пенопласт, несмотря на рекомендации некоторых производителей и якобы «профессионалов», не предназначен для утепления мансард. В первую очередь это связано с его горючестью и большой токсичностью – при горении он выделяет едкий, отравляющий дым, убивающий за считанные минуты. Сомнительная экологичность обусловлена большим количеством пенопласта низкого качества, производимого в кустарных условиях. Только продукция серьезных производителей считается безопасной, так как стирол в ней стабилизирован и в атмосферу не выделяется. Не стоит рисковать здоровьем используя не специализированный материал, когда есть масса профильных.

ЭППС и PIR

Абсолютно непроницаемы, поэтому если и применяются на крышах, то при укладке снаружи, поверх стропильной системы. Да, эти материалы с минимальной теплопроводностью, биостойкие и долговечные и монтируются в шип-паз, образуя замкнутый изоляционный контур. Но если ЭППС еще как-то можно назвать доступным, то PIR обойдется в два раза дороже даже брендовой каменной ваты. То есть, утеплять крышу этими материалами можно, но стоит ли переплачивать, чтобы получить тот же эффект.

Все приведенные утеплители кроме теплоизолирующих свойств, обладают еще и звукопоглощающими свойствами, что очень важно для жилого помещения под крышей. Значительных различий по этому параметру между теплоизоляторами нет, поэтому и на выбор это свойство не влияет. Что касается того, какой из материалов лучше, каждый решает самостоятельно исходя из своих предпочтений и финансовых возможностей. Главное – приобрести качественный утеплитель, характеристики которого отвечают специфике применения.

Сравнение утеплителей по свойствам. Таблицы и характеристики.

Перед тем, как приступим к подробному сравнению утеплителей, давайте изначально разберёмся, какие материалы для утепления являются наиболее востребованными в Украине. В числе наиболее популярных утеплителей широкого спектра применения числится минеральная вата, жидкая теплоизоляция, пенопласт, пеноизол, эковата и пенополиуретан (ППУ). У каждой компании и у частного владельца свое видение о том, какой утеплитель лучше. Но всё же стоит быть объективными. Поэтому предлагаем их сравнить по основным показателям.

Сравнение теплоизоляции по теплопроводности

Первой по значению характеристикой у теплоизоляционных материалов является именно теплопроводность. Данный показатель учитывает количество тепла, которое пропускает материал постоянно, а не за короткое время. Теплопроводность утеплителя показывает коэффициент, что измеряется в ваттах на квадратный метр. То есть, если мы видим значение 0.05 Вт/м*К, то это означает, что на 1 квадратном метре поверхности с нанесенной теплоизоляцией теплопотери будут составлять 0.05 Ватта. Следственно, чем выше коэффициент теплопроводности, тем хуже его теплоизоляционные свойства.

Теперь рассмотрим данные по нашим материалам и сведём всё в таблицу.

Таблица сравнения утеплителей по теплопроводности:

Теплоизоляционный материал Теплопроводность, Вт/м*К
Жидкая теплоизоляция Lic Ceramic 0.0025
Пенополиуретан 0.023-0.035
Пеноизол 0.028-0.034
Эковата 0.032-0.041
Пенопласт 0.036-0.041
Минеральная вата 0.037-0.048

Как видите, жидкая теплоизоляция занимает первое место по теплопроводности среди наиболее востребованных утеплителей широко спектра применения. И при этом значение превышает на порядок, чем у пенополиуретана. Последнее место в этой таблице у минеральной ваты.

Толщина теплоизоляционного материала очень важна при утеплении. И для каждой ситуации толщина рассчитывается индивидуально. Ведь на значение толщины теплоизоляции будут влиять ряд факторов. Среди них толщина стен, предназначение помещения и даже климатическая зона.

Ни для кого не станет секретом, что теплопроводность утеплителя зависит от плотности материала. И именно минеральная вата во всём этом проигрывает. Если плотность высокая, то значит воздуха в этом материале меньше. Проблема присутствия воздуха в теплоизоляционных материалах заключается в его высоком коэффициенте теплопроводности. К сведению, жидкая теплоизоляция Lic Ceramic содержит минимальное количество воздуха, так как в составе используются вакуумные керамические сферы.

Сравнение утеплителей по паропроницаемости

Такая характеристика, как паропроницаемость очень важна для утепления, так как она характеризирует то, как материал пропускает воздух и вместе с ним пар, что приводит к конденсату. Чем выше паропроницаемость, тем меньше конденсата.

Таблица паропроницаемости утеплителей

Теплоизоляционный материал Паропроницаемость, мг/м*ч*Па
Минеральная вата 0.49-0.6
Жидкая теплоизоляция Lic Ceramic 0.44
Эковата 0.3
Пеноизол 0.21-0.24
Пенопласт 0.03
Пенополиуретан 0.02

При сравнении мы видим, что наивысшая паропроницаемость у минеральной ваты и у жидкой теплоизоляции Lic Ceramic. Что касается полностью полимерных утеплителей, то значение этой характеристики у них очень низок. Поэтому, во многих случаях, когда люди утепляют дома пенопластом, то происходит эффект мокрой стены. В пространстве между стеной и пенопластом скапливается вода, а затем появляется грибок и чёрная плесень. А зимой вода замерзает и отталкивает от стены пенопласт, что нередко приводит к совершенно нулевому результату по утеплению. Что касается утепления изнутри пенопластом, то губительный эффект производит именно грибок и плесень, которые очень губительны для здоровья людей и животных.

Сравнение теплоизоляции по монтажу и эффективности во время эксплуатации

Монтаж очень важен для заказчиков. Ведь из-за того, как происходит монтаж теплоизоляции зависят денежные затраты и время. Самым простым материалом для нанесения является жидкая теплоизоляция. И к тому же именно по этой причине её выбирают многие покупатели, ведь наносить жидкую керамическую теплоизоляцию самостоятельно. Противоположностью по легкости монтажа является пенополиуретан. Для его нанесения нужно специальное оборудование. Также легко укладывается эковата на пол или для утепления чердака. А вот чтобы произвести напыление эковаты на стены мокрым способом требуется умение и специальные приспособления.

Что касается пенопласта, то он может укладываться на специально предустановленную обрешетку или же сразу на нужную поверхность. Приблизительно такая же ситуация с плитами из каменной ваты. Их укладывают для утепления вертикальных и горизонтальных поверхностей. А вот мягкая стекловата, та что в рулонах, должна укладываться лишь на обрешетку.

Через некоторое время после эксплуатации нанесенный теплоизоляционный материал может измениться. Ведь в зависимости от ряда характеристик он может впитывать влагу, давать усадку, в нём могут появиться грызуны, на него могут воздействовать инфракрасные лучи, вода и прочие элементы окружающей среды вплоть до агрессивных химических соединений. А наиболее невосприимчивой ко всему этому является жидкая керамическая теплоизоляция Lic Ceramic соответствующих модификаций.

Сравнение утеплителей на пожаробезопасность

Пожаробезопасность – это очень важный фактор для выбора теплоизоляционного материала. Особенно это важно, когда речь идёт об утеплении дымоходов, воздуховодов и котельных. Для такого назначения подойдёт только теплоизоляция, которая не поддерживает горение при любых температурах. И к таким материалам относится жидкая теплоизоляция на основе керамики и специально предусмотренная минеральная вата. Остальные материалы, что участвуют в нашем сравнении, поддерживают горение тем или иным образом. Для наглядности предлагаем изучить таблицу сравнения утеплителей по горючести:

Название теплоизоляции Группа горючести
Жидкая теплоизоляция Lic Ceramic Г1
Минеральная вата НГ-Г3
Пеноизол Г2-Г3
Пенополиуретан Г2-Г4
Эковата Г2-Г3
Пенопласт Г1-Г4

НГ – не горит;
Г1 — слабогорючий;
Г2 – умеренногорючий;
Г4 — сильногорючий.

Надеемся, наше сравнение теплоизоляции поможет в правильном выборе материала для утепления.

Теплопроводность сетей из углеродных нанотрубок: обзор

Изучение тепловых свойств материалов, в том числе теплопроводности, всегда было сложной задачей из-за множества параметров, которые необходимо учитывать при испытаниях. К ним относятся тепловые потери, которые не следует принимать во внимание, чтобы мы могли правильно определить тепловой поток через образец.

Измерения теплопроводности могут проводиться разными методами. Некоторые из них более популярны, например, метод 3-ω, сравнительный метод, метод устойчивого нагрева или метод самонагрева, но некоторые ученые создают свои собственные наборы тестов.Ниже мы представили некоторые из этих методов и кратко их описали, сосредоточив внимание на наиболее важных элементах и ​​различиях.

Методы измерения теплопроводности можно классифицировать в зависимости от способа нагрева. Методы, при которых образец находится в непосредственном контакте с нагревателем, называются методом контактного нагрева. С другой стороны, методы, при которых образец нагревается с помощью излучения, называются методом бесконтактного нагрева. В первую группу входят, среди прочего, 3-ω, болометрический и стационарный методы.Бесконтактные методы включают, среди прочего, лазерный импульсный анализ (LFA), метод термоотражения и рамановскую спектроскопию.

Контактные методы

Метод третьей гармоники

Метод третьей гармоники (метод 3-ω) обычно используется для измерения тепловых свойств объемных материалов и пленок [31,32,33,34,35,36,37 , 38,39], в котором образец нагревается переменным током с частотой ω . В образце при нагреве индуцировалось изменение температуры с частотой 2 ω , а на нагревателе регистрировалось падение напряжения с частотой 3 ω .

На рис. 4 показана схема измерительной установки (а) и электронная схема экспериментальной установки (б). Экспериментальная установка снабжена запирающейся интегральной схемой в камере, которая изолирует образец от комнатных условий, и подключена к электрической цепи. Очень важным элементом измерительной установки, схема которой представлена ​​на рис. 4, является металлический мост. Это и обогреватель, и градусник. Во время эксперимента используется точно контролируемый источник переменного тока для предотвращения перенапряжения, которое может повредить образец УНТ.

Рис. 4

Перепечатано с разрешения Choi et al. Авторское право (2006) Американского химического общества. Перепечатано из Yamane et al. с разрешения AIP Publishing

Схема установки метода 3 омега ( a ) [34] и электронная схема экспериментальной установки ( b ) [102].

Мост обычно представляет собой металлическую проволоку из золота [31] или платины [32]. Подавая напряжение, мост генерирует тепло и вызывает колебания температурных колебаний 2- ω .Создаваемые колебания температуры очень тесно связаны с тепловыми свойствами образца. Кроме того, следует отметить, что электрическое сопротивление металлического моста пропорционально его температуре, и, следовательно, это сопротивление также модулируется частотой 2- ω . Используя интегрированный усилитель для удаления шума, установка измеряет падение напряжения на частоте 3 ω . Значение теплопроводности определяется следующей формулой 2.{4} U_ {3 \ omega} A}} $$

(2)

где R — сопротивление образца между потенциальным электродом, R — температурный градиент сопротивления при заданной температуре, L — расстояние между потенциальными электродами, A — площадь поперечного сечения образца, I — ток переменного тока, а U — сигнал напряжения третьей гармоники.

В этом методе необходимо правильно изготовить тестовые устройства.Слой УНТ помещается на подложку, ограничивающую тепловые потери, обычно кремниевую пластину. Затем под давлением слой УНТ вдавливается в сенсор. Датчик представляет собой многослойный комплект на основе стекла [33] или полимера [31], на котором закреплен металлический мостик, покрытый изоляционным слоем, для изоляции электропроводного моста от образца УНТ. На рис. 5 представлена ​​схема приготовления образца [33].

Рисунок 5

Создано на основе Hu et al. [33]

Схема экспериментальной установки в методах 3-ω.

Метод 3-ω часто используется для измерения теплопроводности тонких пленок, таких как пленки УНТ. Этот метод был адаптирован для измерения теплопроводности УНТ и впервые использован Choi et al. [32, 34]. Они провели исследование с использованием двухточечных измерений для одной MWCNT (650 Вт / мК) и сравнили их с результатами для MWCNT, покрытых слоем платины (830 Вт / мК). В следующей публикации они определили значение теплопроводности для одного MWCNT, используя четырехточечное измерение 3-ω.Величина проводимости составила к = 300 ± 20 Вт / мК. Это на порядок меньше, чем в теоретических рассуждениях для отдельных ОСУНТ, которые авторы объяснили межтрубной дисперсией фононов и негармоническим рассеянием переброса, которое является основным механизмом рассеяния в МУНТ при комнатной температуре. В этом документе содержатся рекомендации другим ученым по использованию этого метода для измерения пленок УНТ.

Стационарный метод

Стационарный метод определения термических характеристик, показанный на рис.6а, состоит из измерения перепада температуры образцов, помещенных между нагревателем и радиатором [40, 41]. Метод основан на определении, что теплопроводность представляет собой тепловую энергию, передаваемую через образец длиной L, и зависит от поперечного сечения A , разности температур (горячего и холодного конца) в установившемся режиме теплопередачи и описывается используя Формулу (3):

$$ k = \ frac {QL} {A \ Delta T} $$

(3)

, где Q — количество тепловой энергии, протекающей через образец, которое описывается уравнением Q = p Q потери , где p — приложенная мощность нагрева, а Q потери — паразитные потери тепла из-за излучения, теплопроводности и конвекции в окружающую среду. L и A — это параметры образца: длина и площадь поперечного сечения, а Δ T — разница температур между датчиками температуры.

Рисунок 6

Создано на основе Zhao et al. [103]

Схема установившихся измерительных установок a и PTC b .

Измерение относительно простое [42], но необходимо приложить много усилий, чтобы минимизировать тепловые потери. Эффект потери тепла через излучение, тепло, передаваемое через провода термопары и нагревателя, а также влияние тепловых свойств газа, окружающего образец (теплопроводность и конвекция), влияют на ошибку измерения теплопроводности образца.Что также имеет значение, так это чувствительность измерения термопары при определении Δ T вдоль образца. Вот почему необходимо обеспечить вакуум для измерения, чтобы ограничить влияние теплопроводности и конвекционных потерь, а также применить экранирование для ограничения радиационных потерь.

Из-за относительно простого измерения было разработано несколько вариантов этого метода, например, метод параллельной теплопроводности и установившийся метод с использованием ИК-термометра. В эту группу методов входит и сравнительный метод.

Параллельный метод измерения теплопроводности (PTC) — это метод одномерного стационарного измерения, отличный от классического одномерного стационарного метода. Электропроводность фона выше, чем в самом образце, и ее необходимо точно определять и вычитать.

Метод особенно полезен для образцов, которые недостаточно жесткие, чтобы поддерживать нагреватели и термометр, поэтому его можно успешно применять в основном для измерения определенных нитей УНТ [43, 44], но также и листов УНТ [45, 46 ].На рисунке 6b схематически представлена ​​измерительная установка в методе PTC.

К недостаткам этого метода можно отнести тот факт, что измеряемые образцы должны быть относительно большими — длиной ок. Для пленок или пряжи требуется 80 мм. Одним из преимуществ является то, что можно измерять упругие образцы без жесткости, требуемой классическим стационарным методом.

Стационарный метод с ИК-термометром

Другой вариант установившегося метода отличается от оригинального способом регистрации распределения температуры образца при протекании переменного тока определенной силы тока через образец.Вместо классических термопар для измерения величины Δ T изменения температуры образца в зависимости от его длины можно регистрировать с помощью ИК-термометра [47, 48] или ИК-микроскопа [49]. Затем на основании полученных результатов производятся соответствующие расчеты и определяется значение теплопроводности. Этот метод применяли Чжан [47], Ван [48] и Лю [49].

На рисунке 7 схематически представлена ​​измерительная установка. С помощью серебряной пасты на электроды (медные [48, 49] или алюминиевые [47]) наносится жгут УНТ или вырезанная пленка.Вся измерительная установка размещается на изолирующей подложке (деревянной [47], пластиковой [49] или стеклянной [48]). Измерения проводятся в вакуумной камере, чтобы уменьшить влияние окружающей среды.

Рис. 7

Перепечатано с разрешения Zhang et al. [47] Copyright (2012) Американское химическое общество

Схема установки для стационарных измерений с ИК-термометром.

Измерения обеспечили распределение температур по всей длине образца с максимальной температурой T м в середине образца.Зная значения приложенного напряжения и сопротивления, а также физические параметры образца, значение теплопроводности можно рассчитать по формуле 4 [48].

$$ k = \ frac {U * I * 1 / 2l} {{4wt (T_ {m} — T_ {o})}} $$

(4)

, где U — напряжение, l — ток , w и t — длина, ширина и толщина образца, а T o — температура, при которой проводятся измерения. берется — обычно 300 К.

Сравнительный метод

Измерение теплопроводности с использованием сравнительного метода заключается в измерении понижения температуры на стержне, для которого известна зависимость проводимости от температуры, и на образце. Для проведения измерения образец определенных размеров помещается последовательно, используя стержень (сделанный из стандартного материала) с датчиком температуры, как показано на рис. 8. Нагреватель нагревает горячий конец и генерирует тепловой поток. через образец и стержень из эталонного материала к холодному концу.Теплопроводность может быть рассчитана на основе значений температуры вдоль образца и стержня при нагревании. Вся установка откалибрована на основе стандартов с известной температурно-зависимой теплопроводностью, необходимой для расчета теплопроводности образца, описываемого формулой 5 [41].

$$ k = k _ {\ text {r}} \ frac {{\ Delta T _ {\ text {r}}}} {{\ Delta T _ {\ text {s}}}} \ frac {{\ Delta z _ {\ text {s}}}} {{\ Delta z _ {\ text {r}}}} $$

(5)

, где k и k r — теплопроводность образца и эталонного материала, Δ T s и Δ T r — разница температур в образце и эталоне. материала, Δ z s и Δ z r — расстояние датчика в образце и в контрольном материале.

Рисунок 8

Создано на основе Brütting et al. [104]

Схема установки сравнительного метода измерений.

Метод горячего диска

Метод нестационарного планарного источника, также называемый методом горячего диска, подходит для измерения теплопроводности тонких образцов, таких как пленки УНТ. В этом методе изолированный датчик располагается между двумя идентичными частями образца и одновременно представляет собой источник тепла и термометр. Теплопроводность описывается формулой 6.{{{\ raise0.7ex \ hbox {$ 3 $} \! \ mathord {\ left / {\ vphantom {3 2}} \ right. \ kern-0pt} \! \ lower0.7ex \ hbox {$ 2 $}} }} rK}} D \ left (\ tau \ right) $$

(6)

, где α — коэффициент температуропроводности, tm — время измерения переходного процесса, r — радиус датчика, P — входная мощность нагрева и D (τ) — функция Бесселя [8]. Время и входная мощность выбираются таким образом, чтобы тепловой поток находился в пределах границ образца и чтобы на внешние границы образца не влияло повышение температуры датчика.

Бесконтактные методы

Метод частотной области

Метод частотной области — это группа методов измерения, включающая, согласно Abad et al. [54], среди прочего, анализ лазерной вспышки, метод термоотражения и фототермический метод. Все варианты этого метода основаны на нагреве образца лазерным лучом с модулированной частотой и регистрации тепловых волн и периодического распределения температуры. Кроме того, этот метод зависит от соотношения между температуропроводностью и частотой модуляции лазера, как описано Формулой 7.

$$ \ mu = \ sqrt {\ frac {\ alpha} {\ pi f}} $$

(7)

, где µ — глубина термического проникновения, α — коэффициент температуропроводности и f — частота модуляции.

Анализ лазерной вспышки (LFA), также называемый методом лазерной вспышки, был впервые описан Parker et al. [50]. Этот метод позволяет определять температуропроводность материала. Измерение заключается в облучении одной стороны образца импульсной лампой, обычно ксеноновой, и одновременном измерении изменения температуры на другой стороне образца с помощью ИК-детектора.Схема измерения представлена ​​на рис. 9.

Рис. 9

Перепечатано из An et al. [105] с разрешения Elsevier

Схема установки для измерения LFA.

График зависимости температуры тыльной стороны от времени. Значение температуропроводности обычно определяется путем подгонки данных к различным моделям с учетом граничных условий измерительной установки.

Этот метод описывается с использованием следующей формулы 8.

$$ \ alpha_ {0.{2} t_ {0.5}}} $$

(8)

, где t 0,5 — время, за которое задняя часть образца достигает полувысоты при повышении температуры, α 0,5 — расчетный коэффициент температуропроводности с использованием t 0,5 , а l — толщина образца.

Уравнение основано на следующих предположениях:

  1. 1.

    тепловой поток одномерный;

  2. 2.

    поглощение энергии происходит мгновенно, потому что ширина импульса падающего лазера пренебрежимо мала по сравнению с характерной длительностью прохождения теплового потока через образец,

  3. 3.

    лазер не проникает внутрь образца,

  4. 4.

    измеренных параметра (α и Cp) сильно зависят от температуры,

  5. 5.

    поверхностей образцов имеют незначительные тепловые потери.

Метод термоотражения (также называемый фазочувствительным переходным методом термоотражения PSTTR) был впервые описан Ohsone et al.[51] для твердых образцов. Этот метод заключается в облучении образца на поверхности мощным лазером, который вызывает периодические колебания температуры. Другой лазер меньшей мощности облучает образец напрямую. Интенсивность отраженного сигнала и его фаза зависят от тепловых свойств образца и могут применяться для определения этих свойств, включая теплопроводность и теплопроводность материала. На рисунке 10 представлена ​​схема экспериментального массива PSTTR.

Рисунок 10

Создано на основе Panzer et al. [54]

Схема массива измерений PSTTR.

Образцы для измерения теплопроводности с использованием PSTTR готовятся путем осаждения вертикально ориентированных УНТ на кремниевую пластину с использованием метода CVD и последующего покрытия образца верхней поверхностью.

В этом методе, чтобы иметь возможность измерить образец, необходимо очень тщательно подготовить набор для измерения. По этой причине этот метод эффективно используется для оценки теплопроводности массивов, содержащих слой УНТ, который потенциально может быть применен в качестве ТИМ, поскольку, измеряя систему, мы узнаем ее общие характеристики, а не только характеристики углеродного слоя.

Эту технику также использовали Тонг и др. [52, 53]. Они провели измерения для трех образцов массива MWCNT, полученных на кремниевой пластине во время химического осаждения из паровой фазы, с использованием этилена в качестве прекурсора в сопровождении Fe-катализатора. В своем исследовании, используя серию различных приготовленных образцов, они проверили, как верхняя поверхность влияет на результирующие значения теплопроводности. Первые образцы были приготовлены без верхней поверхности, а нагревательный лазер поглощался непосредственно на верхней поверхности MWCNT.Второй образец был получен с верхней поверхностью из стеклянной пластины, а последний включал поверхность из слоя индия, который термически сваривал MWCNT на стекле. Было замечено, что значение теплопроводности без верхнего поверхностного слоя (244 Вт / мК) ниже, чем в случае массивов с этим слоем (265 Вт / мК и 267 Вт / мК). Кроме того, тип слоя мало влияет на проводимость.

Panzer et al. [54] провели измерения массива Al / Pd / CNT / SiO 2 / Si.Они получили скромные значения k для УНТ (около 8 Вт / мК). Они объяснили это, представив модель переноса тепла в массиве с вертикально ориентированными УНТ на кремниевых пластинах, покрытых верхней поверхностью (рис. 11). Они также предложили простую геометрическую модель неполного теплового контакта УНТ – металл. Принимая во внимание различную длину УНТ и шероховатость пленки, можно обнаружить, что только некоторые УНТ принимают эффективное участие в переносе тепла, в то же время обеспечивая сопротивление остальным нанотрубкам.

Рисунок 11

Создано на основе Panzer et al. [54]

Диаграмма теплопроводности слоистых образцов металлизированных УНТ.

Проведенное исследование показало, что метод термоотражения эффективен для измерения проводимости слоистых массивов, содержащих углеродные нанотрубки, но для получения достоверных результатов необходимо правильно подготовить измерительный массив. В таблице 2 приведены результаты измерения теплопроводности методом термоотражения.

Таблица 2 Теплопроводность слоистых массивов со слоем УНТ

Фототермический метод был предложен Wang et al. [58] для термического анализа образцов сильно ориентированных МУНТ. Правильно приготовленный образец позволяет определить теплопроводность слоя УНТ, а также определить сопротивление термического контакта между УНТ и подложкой. Образец, анализируемый во время измерения, состоит из трех слоев. Тонкая пленка Cr на кремнии, а затем на нее наносится vaMWCNT.Подложка представляет собой кремниевую пластину из-за ее слабого поглощения инфракрасного лазерного луча и из-за того, что она прозрачна для теплового излучения слоя Cr. Структура образца представлена ​​на рис. 12. Набор образцов облучался с тыльной стороны (со стороны кремниевой пластины), и луч вызывал прямой нагрев слоя Cr и индуцировал изменение температуры на поверхности Cr. Теплопроводность вдоль УНТ тесно связана с изменениями температуры, которые чувствительны к измеренному тепловому излучению.Измеренное значение теплопроводности в осевом направлении vaMWCNT составило 0,145 Вт / мК для всей пленки и 27,3 Вт / мК для отдельной нанотрубки в этой пленке [58].

Рисунок 12

Перепечатано из Wang et al. [58], с разрешения AIP Publishing

Схема связи образца и лазерного луча в фототермической технике.

Рамановская спектроскопия

Впервые рамановская спектроскопия была использована для измерения теплопроводности материалов (в данном случае пористого кремния) Perichon et al.[60]. Облучаемый материал обладает способностью к упругому или неупругому рассеянию. Если энергия отраженного света меньше, это называется стоксовым комбинационным рассеянием, а если больше — антистоксовым комбинационным рассеянием света, и данные сдвиги характерны для данного типа материала. Температуру поверхности в месте, нагретом лазером, можно измерить одним из двух способов: во-первых, исследуя стоксов сдвиг как функцию температуры, а во-вторых, исследуя соотношение интенсивности стоксовых и антистоксовых пиков, но это более трудный способ. измерять.

Поскольку пики Стокса и антистоксовы пики типичны для данного измерения, анализируя их сдвиги, можно определить изменение температуры поверхности образца и использовать эти данные для определения значения теплопроводности на основе следующее соотношение (Формула 9) [61]:

$$ k = \ frac {A * P} {{l (T _ {\ text {Raman}} — T _ {\ sin k})}} $$

(9)

, где A — поперечное сечение образца, l — длина образца, P — мощность лазера, T Раман — измеренная температура и T сток — температура радиатора.

В случае анализа образцов УНТ, заметный пик наблюдался при прибл. 1590 см −1 при комнатной температуре, так называемая G-полоса. Этот сигнал появляется во всех углеродных материалах, которые содержат sp 2 связей. Для ОСУНТ полосу G можно фактически деконволюционировать на несколько отдельных пиков. В спектре комбинационного рассеяния УНТ могут наблюдаться сигналы G + и G−, но интенсивность G + намного выше, чем у G−, поэтому этот сигнал используется для анализа спектра.На рисунке 13 представлен спектр с отмеченным пиком G + и его видимым сдвигом с температурой для образца УНТ [62].

Рисунок 13

По материалам Sahoo et al. [62]. Печатается с разрешения автора. Copyright (2014) Американское химическое общество

Рамановские спектры УНТ со смещенным пиком G +.

Образцы обычно измеряются в термостатированной вакуумной камере. Такие условия обеспечивают ограниченное рассеяние тепла, поэтому энергия лазера в основном используется для локального нагрева образца.Уменьшение мощности лазера изменяет локальную температуру образца. К основным преимуществам этого метода можно отнести то, что измерение является бесконтактным; он не повреждает образец и не требует специальной подготовки. Кроме того, этот метод обеспечивает субмикронное разрешение, поэтому он хорошо подходит для измерения наноструктур.

Первые попытки измерить теплопроводность УНТ с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния были выполнены Ли и др. [63], которые использовали его для измерения тепловых свойств отдельных ОСУНТ и МУНТ и получили 2400 и 1400 Вт / мК соответственно.

Болометрический метод

Болометрический метод измерения тепловых свойств тонких (<100 нм) полупрозрачных пленок ОУНТ массой нанограмм был использован Иткисом и др. [64]. ИК-излучение использовалось в качестве источника нагрева и создавало треугольный профиль температуры вдоль образца ОСУНТ. В этом методе образец также является термометром. Образец подвешивается через открывающееся сапфировое кольцо с использованием пасты Ag, которая обеспечивает эффективный теплоотвод. Комплект помещается в криостатическую камеру под давлением <0.1 мТорр. Болометр используется для измерения фотоотклика образца на ИК-излучение. Теплопроводность в этом методе описывается формулой 10:

$$ k = \ frac {{P _ {\ text {abs}}}} {\ Delta T} * \ frac {L} {8A} $$

(10)

, где P abs — мощность поглощенного ИК-излучения, L — длина и A — площадь поперечного сечения пленки ОСУНТ.

Теплопроводность сетей УНТ
Влияние общих характеристик ансамблей УНТ

Комплексное исследование, проведенное Алиевым и др.[35, 36] оказали существенное влияние на понимание влияния структуры и упорядочения нанотрубок в материалах. Они использовали метод 3-ω для проведения измерений для листов MWCNT разной длины образцов при разных температурах и разном количестве слоев [35] и для различных наборов CNT [36] — одиночных MWCNT, связанных MWCNT, а также выровненных и отдельно стоящих листов MWCNT. На рисунке 14а представлены результаты для трех типов образцов листов MWCNT разной длины: 7,6 мм, 5,4 мм и 0,37 мм, которые были отмечены красными, зелеными и синими открытыми точками соответственно.Результаты экспериментов показали, что до 150 K длина листов MWCNT не имеет значения для значения теплопроводности, что, вероятно, связано с большим уменьшением излучения. Выше 150 К было обнаружено, что значения проводимости выше для гораздо более длинных образцов, чем для коротких (рис. 6а). Они также измерили значение проводимости вдоль и поперек полученной пленки длиной 0,37 мм при температуре 295 К и получили значения на уровне 50 Вт / мК и 2.1 Вт / мК соответственно. В многослойных системах они наблюдали ухудшение теплопроводности в результате увеличения количества слоев, что представлено на рис. 14б [35]. Они объяснили низкую теплопроводность листов MWCNT двумя факторами: внутренними дефектами соответствующих нанотрубок и рассеянием на границе фононов в жгутах, составляющих основу листов MWCNT.

Рисунок 14

Перепечатано из Алиева и др. [35], с разрешения Elsevier

Теплопроводность листов УНТ зависит от длины ( a ) и количества слоев ( b ).

В своей следующей статье они сосредоточились на системах, содержащих по-разному ориентированные MWCNT — одиночные, связанные и листы. Кроме того, они предложили модель теплового потока через границу раздела труба-труба. Когда две нанотрубки находятся на расстоянии сил Ван-дер-Ваальса, тепло передается от самой внешней оболочки УНТ 1 к самой внешней оболочке УНТ 2 вдоль УНТ 2, а затем на УНТ 3 и так далее. Эта концепция была графически отображена в исследовании Qiu et al. [37]. На рисунке 15а представлена ​​схема теплообмена между оболочками соседних нанотрубок, а на рис.15b показаны схемы термического сопротивления в виде электрических схем замещения резисторов.

Рисунок 15

Перепечатано из Qiu et al. [37] с разрешения журнала Nature Research Journal

Схема переноса фононов между соседними нанотрубками.

Было высказано предположение, что MWCNT лучше, чем SWCNTs по теплопроводности, потому что увеличение диаметра нанотрубок сопровождается большим количеством оптических фононных мод, которые могут подвергаться возбуждению и вносить вклад в теплопроводность.В случае появления дефекта в структуре ОСНТ его влияние на проводящие свойства намного сильнее, чем в случае МУНТ. Это связано с тем, что в MWCNT соседняя оболочка может создавать новые дополнительные каналы для фононов, что невозможно в SWCNT.

В своем исследовании [36] они получили следующие значения теплопроводности для одиночных MWCNT, связанных MWCNT и пленки MWCNT: 600, 150 и 50 Вт / мК соответственно. Низкую теплопроводность можно объяснить низким структурным качеством МУНТ, полученных методом химического осаждения из паровой фазы.Путем экспериментов они доказали, что связывание снижает теплопроводность. Кроме того, теплопроводность жгута УНТ и пленки УНТ намного ниже, чем у одиночной нанотрубки, что является результатом гораздо более плохой передачи энергии между трубками, что, в свою очередь, является результатом небольших площадей соединяемых поверхностей цилиндрических трубок и плохой передачи. фононов. Кроме того, они подсчитали, что лучшая теплопроводность в длинных связках УНТ появляется, когда отдельные нанотрубки перекрываются только на 2–3%.

Термические свойства нанотрубок сильно зависят от параметров синтеза. Процесс синтеза влияет на тип (SWCNT, DWCNT или MWCNT), количество дефектов в кристаллической решетке, а также на загрязняющие вещества, присутствующие в материале. Исследования влияния условий синтеза и примесей на термические свойства пленок УНТ были проведены Ивановым и соавт. [65] и Gspann et al. [46]. Они заявили, что условия синтеза можно использовать для управления физическими параметрами нанотрубок и степенью кристалличности, а также для уменьшения количества загрязняющих веществ в пленке, которые оказывают негативное влияние на тепловую и электрическую проводимость, поскольку они нарушают контакт между пучками.

На теплопроводность нанотрубок также влияет присутствие других нанотрубок в непосредственной близости от них. Проведенные экспериментальные исследования подтверждают приведенные выше теоретические расчеты (часть 3). В случае УНТ увеличение размера жгута снижает теплопроводность [66]. Это связано с повышенной скоростью рассеяния на соседних УНТ. Более того, были проведены исследования, которые показали, что жгут УНТ характеризуется более высокими значениями теплопроводности, чем пленки, что является следствием того, что в жгутах нанотрубки в основном параллельны, а в пленках дополнительно появляется поперечная структура, имеющая отрицательное влияние на проводимость фононов.

Йошида и др. [67] исследовали влияние наложения нескольких пленок и изменение анизотропных свойств таких систем. Они заметили, что увеличение количества пленок вызывает уменьшение анизотропии и увеличение теплопроводности.

В таблице 3 приведены результаты измерений для различных систем на основе УНТ.

Таблица 3 Влияние общих характеристик ансамблей УНТ
Влияние температуры

Для измерения влияния температуры на теплопроводность обычно применяются различные методы.Некоторые из них больше подходят для измерений при более низких температурах — ниже 275 К, например, сравнительные методы и PTC. Другие из-за метода измерения, например, необходимости облучения образца лазером, лучше работают при измерениях теплопроводности при температурах выше комнатной. К ним относятся LFA и измерение проводимости с помощью рамановской спектроскопии.

Чтобы правильно понять влияние температуры на теплопроводность сетей углеродных нанотрубок, сначала необходимо исследовать одиночную нанотрубку.В диапазонах самых низких температур, близких к абсолютному нулю, теплопроводность линейно увеличивается с увеличением температуры, а перенос тепла является баллистическим [70]. При дальнейшем повышении температуры теплопроводность начинает опосредоваться дополнительными фононными модами, и теплопроводность увеличивается до максимального значения (часто близкого к комнатной температуре [6, 22]). Затем с повышением температуры преобладают процессы рассеяния фотонов [10], снижающие теплопроводность.

В литературе есть многочисленные ссылки на исследования теплопроводности различных сеток УНТ: пленок, толстых бумаг или связанных УНТ в зависимости от температуры. Исследование, проведенное Hone et al, Gonnet et al. и Pöhls et al. продемонстрировал, что пленки, полученные из УНТ, демонстрируют увеличение теплопроводности вместе с повышением температуры от около 0 К до около комнатной температуры, чего можно было ожидать при изучении изменений теплопроводности для одиночной нанотрубки.Hone et al. [12] были первыми исследователями, которые определили взаимосвязь между теплопроводностью и температурой матов высокой чистоты из спутанных однослойных углеродных нанотрубок. Они отметили, что теплопроводность плавно снижалась от 210 до почти 0 Вт / мК при понижении температуры в диапазоне от 350 К до ниже 40 К соответственно.

Вторая группа исследований, встречающихся в литературе, включает измерения, проведенные от комнатной температуры и выше. Hu et al. [33] провели исследование слоя vaCNT при двух различных температурах с использованием метода 3-ω.Они наблюдали рост теплопроводности с 74 Вт / мК (для комнатной температуры) до 83 Вт / мК (для температуры 323 К).

В последующем исследовании Zhang et al. В [71] проанализировано изменение значения теплопроводности при различных температурах объемных МУНТ, отожженных при 1600 ° C. Они наблюдали, что максимальный пик имел место при температуре 900 К, когда значение теплопроводности составляло 4,9 Вт / мК, а выше этой температуры проводимость начинала уменьшаться.

Исследования теплопроводности пленки SWCNT и определение температуры, при которой она достигает максимального значения, были выполнены Duzynska и Zdrojek et al.[72,73,74]. Они получили пленку ОСУНТ, а затем исследовали влияние повышенной температуры на изменения теплопроводности с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света. Из их исследований следует, что теплопроводность снизилась с 26,4 до 9,2 Вт / мК в диапазоне температур от 300 до 450 К. Кроме того, они наблюдали плато с уровня 410 К. Они объяснили уменьшение значения проводимости в пленке ОСУНТ. за счет усиления процессов рассеяния фононов высших порядков с ростом температуры. В таблице 4 приведены результаты исследования зависимости теплопроводности от температуры, имеющиеся в литературе.

Таблица 4 Влияние температуры на теплопроводность сетей УНТ
Влияние плотности

Удельная плотность и плотность упаковки УНТ в пленке оказывают значительное влияние на значение теплопроводности сетей УНТ. Увеличение теплопроводности связано с увеличением количества спаев, что способствует переносу тепла внутри образца. В литературе представлены различные способы увеличения плотности систем из УНТ.Первый заключается в отжиге образца, увеличивая его упорядоченность и кристалличность ( подробно описывается в следующем подразделе ). Другие методы заключаются в механическом увеличении упаковки УНТ в пленку, например, путем их прессования с использованием различных давлений. В таблице 5 приведены результаты исследования теплопроводности в зависимости от плотности образцов.

Таблица 5 Влияние плотности

Prasher et al. [26, 79] исследовали влияние плотности в системах толстой бумаги, где SWCNT ориентированы случайным образом.На основе формулы (1) они использовали математическое моделирование для определения теоретической стоимости своих материалов. Кроме того, они заметили, что это было на порядок больше, чем экспериментальные результаты, представленные в таблице 5.

Zhang et al. В работе [47] исследовано влияние плотности упаковки УНТ в бумагу-пленку на величину теплопроводности. В своей работе они использовали разные давления в диапазоне от 20 до 30 МПа для того, чтобы прижать образец. Плотность образцов находилась в пределах 0.От 8 до 1,39 г / см 3 . Авторы подчеркнули, что наивысшее значение плотности образца, упакованного при самом высоком давлении, очень похоже на «предельную плотность 1,58 идеальных листов бумаги, рассчитанную с помощью простой модели плотной гексагональной упаковки». Электропроводность измерялась стационарными методами, и наблюдалось увеличение с 472 до 766 Вт / мК. Исследование подтвердило, что теплопроводность увеличивается с увеличением плотности, что является результатом более высокой упаковки УНТ в образце, что, в свою очередь, приводит к более быстрой термической перколяции.

Стационарный метод также использовался Pöhls et al. [45] для исследования УНТ, полученных с помощью метода водного CVD. Теплопроводность этого образца составила 3,0 Вт / мК при комнатной температуре. Низкое значение проводимости авторы связали с малой плотностью массы.

Иткис и др. [64] применили болометрический метод для определения влияния метода подготовки пленки на термические свойства конечного продукта. Они получили два типа пленок УНТ. Первый был получен в результате самоорганизации нанотрубок на решетке из нержавеющей стали с использованием процесса электродугового разряда.(Название образца — пленка SWCNT.) Во втором методе они получали пленку с использованием вакуумной фильтрации из дисперсии SWCNT. (Название образца было pSWCNT.) Что касается метода приготовления, первая пленка продемонстрировала более низкую плотность упаковки, чем вторая. Толщина образцов aSWCNT и pSWCNT составляла 35 и 100 нм, а значения теплопроводности — 75 и 30 Вт / мК. В обеих пленках наблюдалось монотонное увеличение теплопроводности с температурой. В случае пленочной сетки aSWCNT переходы характеризовались более слабым контактом, чем в pSWCNT, поэтому теплопроводность была ниже.

Kong et al. [31, 39] проанализировали трехмерную сеть углеродных нанотрубок, состоящую из vaCNTs, соединенных мостиком со случайно ориентированными вторичными CNT. Эта трехмерная структура была получена в два этапа. Сначала были созданы первичные ваУНТ, а затем на эти УНТ были нанесены частицы Ni. Частицы Ni выступили в роли катализатора и инициировали создание вторичных УНТ в последующем синтезе. В своих исследованиях они определили влияние структуры сети на значение теплопроводности с помощью автономной сенсорной техники 3-ω.В результате разработки вторичных УНТ для 3D-системы с плотностью массива 5,6 × 10 8 УНТ / см 2 теплопроводность улучшилась более чем на 55% с 9,3 до 19,8 Вт / мК. Однако, когда плотность массива увеличилась до 7,2 × 10 8 УНТ / см 2 , присутствие вторичных УНТ ухудшило теплопроводность по сравнению с первичным массивом УНТ. Это явление объяснили повышенной плотностью дефектов и слишком большим размером труба – труба.

Влияние отжига

Процесс получения и очистки УНТ существенно влияет на их свойства.Одним из основных факторов, влияющих на эти свойства, является процесс отжига конечного продукта, поскольку он удаляет загрязнения из материала, влияет на его внутреннее упорядочение и уменьшает количество дефектов в структуре и, кроме того, изменяет плотность, влияние который был описан выше. Исследование, проведенное Hone et al. [18, 75], Lin et al. [80] и Zhang et al. [71, 81] демонстрируют положительное влияние отжига на теплопроводность УНТ.

Hone et al.[18, 75] получили пленки из ОСУНТ, которые были ориентированы в магнитном поле и подвергнуты вакуумному отжигу при 1200 ° C. Этот фильм сравнивали с неотожженным фильмом. Они объяснили улучшение теплопроводности удалением с УНТ кислотных примесей, которые изменили механизм проводимости.

Используя LFA, Lin et al. [80] продемонстрировали, что низкая величина дефектов в одиночных нанотрубках вызывает повышенную теплопроводность и что процесс отжига влияет на степень упорядочения и уменьшение количества имеющихся дефектов.Кроме того, они обнаружили, что жгуты УНТ имеют более низкое значение теплопроводности, потому что взаимодействие трубка-трубка снижает эффективную теплопроводность отдельной УНТ.

В других работах Zhang et al. В [71, 81] описаны объемные МУНТ, полученные методом химического осаждения из паровой фазы разложением пропилена и водорода на никелевом катализаторе. После очистки полученные нанотрубки подвергались отжигу при различных температурах (1600 ° C, 1800 ° C, 2000 ° C). Они проанализировали [81] изменение структуры объемных МУНТ после отжига и обнаружили, что чем выше температура отжига, тем выше плотность, вплоть до 1.45 г / см 3 для температуры 2000 ° C. Измерения тепловых свойств дискообразных образцов МУНТ показали, что увеличение температуры отжига, т.е. плотности, вызывает увеличение значения теплопроводности с 2,8 до 4,2 Вт / мК и температуропроводности. Влияние отжига на изменение внутреннего упорядочения и увеличение плотности УНТ в сетках, а также его связь с увеличением теплопроводности также было представлено Yang et al.[82] и Иванов и др. [65]. Ян и др. [82] получили бакайбумаги из МУНТ, синтезированных методом химического осаждения из паровой фазы в присутствии Fe-катализатора. Затем они спекали обклеивающуюся бумагу при различных температурах от 500 до 1500 ° C в вакууме. Они заметили, что значение теплопроводности клеящих бумаг меняется с увеличением температуры спекания от 1,5 до 10,5 Вт / мК. В своем исследовании Иванов и соавт. [65] зарегистрировали увеличение теплопроводности до 400% для vaCNT после отжига при 2800 ° C, что еще раз демонстрирует, насколько важно избегать дефектов в материале.

Результаты вышеупомянутых исследований представлены в таблице 6.

Таблица 6 Влияние отжига на теплопроводность
Влияние направления измерения и центровки

Направление измерения с учетом направления УНТ в Образец также имеет значение, поскольку теплопроводность происходит вдоль УНТ, а не поперек них. Некоторые методы измерения, такие как LFA, основаны на приближении, что тепловой поток является однонаправленным [80].Это предположение было использовано Ли и др. [8] для измерения проводимости между плоскостями. В своих работах они также измеряли теплопроводность в плоскости с помощью метода горячего диска. Аналогичное исследование было проведено Misak et al. [83], но они провели измерения в плоскости, используя LFA, и измерения вне плоскости, используя метод горячего диска. Такой подход к обсуждению теплопроводности УНТ продемонстрировал, что, в зависимости от направления измерения, значения могут значительно отличаться и что, хотя материал является проводником в одном направлении, он может быть пограничным полупроводником / диэлектриком в другом.В обеих работах авторы показали, что теплопроводность в плоскости значительно выше, чем в плоскости. Измерение в плоскости составило 25 Вт / мК [83] и 150 Вт / мК [8], в то время как теплопроводность вне плоскости имеет одинаковое значение в обеих статьях: 0,1 Вт / мК.

Влияние направления измерения на значение теплопроводности было также указано Qiu et al. Затем они измерили значения теплопроводности для всех трех направлений: x — направление плоскости, y — поперек образца и z — направление толщины, что составило, соответственно, 127 Вт / мК, 42 Вт. / мК и 4 Вт / мК.Они также предположили, что haCNT заказываются более постоянно, чем Bucky paper или мат из CNT. Кроме того, они заметили, что изменение ориентации УНТ с вертикальной на горизонтальную улучшает теплопроводность в плоскости и снижает общее тепловое контактное сопротивление для haCNT.

Из проведенных исследований следует, что пленки из УНТ обладают свойствами анизотропных материалов. Величина теплопроводности вдоль УНТ намного выше, иногда даже на четыре порядка, чем в других направлениях.Эти обсуждения привели к исследованию влияния магнитного поля на упорядочение УНТ в пленках и, таким образом, к улучшению теплопроводности материалов. Такие работы описаны Fisher et al. [84] и Gonnet et al. [77]. Они использовали ОСУНТ для получения матов в магнитном поле величиной 7 и 26 Тл (группа Фишера) и 17,3 Тл (группа Гонне). Как и раньше, они продемонстрировали, что упорядочение углеродных нанотрубок с помощью магнитного поля значительно улучшает их теплопроводность.Результаты исследования приведены в таблице 7.

Таблица 7 Влияние направления измерения и выравнивания

УНТ в пленке также можно заказать механически. Одно из таких решений было предложено Wang et al. [48], которые получили лист бакай-бумаги с выровненными УНТ с помощью так называемого метода выталкивания домино, который продемонстрировал хорошую теплопроводность 153 Вт / мК (параллельно) и 72 Вт / мК (в поперечном направлении). Для сравнения также был получен образец бек-бумаги со случайно ориентированными нанотрубками — значение теплопроводности составило 81 Вт / мК.Они продемонстрировали, что упорядочение нанотрубок в плоскости увеличивает теплопроводность в направлении ориентации.

Теплообменники: медь против нержавеющей стали

Многие приборы HVAC имеют компонент, известный как «теплообменник». Они бывают разных форм, но именно металл, из которого состоит ваш теплообменник, часто оказывает самое большое влияние.

Этот кусок металла передает тепло от одной жидкости (например, горячей воды в водонагревателе) к другой (например, от горячей воды в водонагревателе).г., бытовая вода течет к вашему крану). Существует широкий выбор металла, который вы можете использовать для этого теплообменника, от бронзы и титана до латуни и углеродистой стали.

Однако теплообменники из меди и нержавеющей стали используются чаще всего, поскольку они менее дороги и все же очень эффективны. Один из наиболее частых вопросов, которые нам задают наши клиенты, — это некоторые варианты: что лучше: водонагреватель, водонагреватель, бойлер или другой прибор для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха из меди или нержавеющей стали?

Основными проблемами домовладельца при выборе между медью и нержавеющей сталью должны быть теплопроводность, долговечность и цена.

В этом руководстве мы рассмотрим плюсы и минусы теплообменников из меди и нержавеющей стали.

Что лучше: теплообменники из меди или из нержавеющей стали?

Теплопроводность

Теплопроводность теплообменника определяет, насколько быстро он передает тепло от источника нагрева распределительной жидкости. В этом отношении теплообменник с медью намного быстрее передает тепло, чем теплообменник из нержавеющей стали.

Вот основные уровни теплопроводности двух разных металлов, измеренные в ваттах на метр до Кельвина [1]:

  • Медь: до 401
  • Нержавеющая сталь: ниже 20

В среднем теплопроводность меди в 20 раз больше, чем у нержавеющей стали.На практике это означает, что медь может передавать тепло в 20 раз быстрее. Так что, если вам нужен быстрый нагрев, медь будет работать вам на пользу.

Зачем нужно что-то быстро нагревать? Это важный вопрос, который следует задать, если вы выбираете между, скажем, проточный водонагреватель из меди или нержавеющей стали.

Например, если у вас есть бассейн и вы планируете купаться в осенний день, водонагреватель с медным теплообменником поможет вам подготовить бассейн намного быстрее.С теплообменником из нержавеющей стали вы можете ждать до 72 часов, прежде чем ваш бассейн нагреется до 10 градусов по Цельсию.

Даже если вам не нужно быстро нагревать предметы, более высокая теплопроводность, обеспечиваемая медью, также приводит к более высокой эффективности. В результате использование теплообменника с медью приведет к снижению затрат на электроэнергию. В конце концов, обогреватель или бойлер, который должен работать дольше для обогрева вашего дома, бассейна или водопроводной воды, будет стоить вам дороже.

Прочность

Долговечность — это большая проблема для теплообменников, когда речь идет о таких приборах, как бойлер.Это связано с тем, что конденсационные котлы (самый популярный тип в настоящее время) выделяют коррозионный конденсат, который может разъедать металл в теплообменнике.

Теплообменник, который не может противостоять конденсату, быстро подвергнется коррозии, что потребует длительной и дорогостоящей замены. В результате вы, вероятно, захотите выбрать теплообменник, который сможет противостоять коррозии в течение длительного времени.

В данном случае явным победителем является нержавеющая сталь. В отличие от стандартной стали, нержавеющая сталь обладает свойством, известным как «пассивация».Это относится к его способности образовывать на себе слой оксида в ответ на контакт с воздухом. [2]

Этот слой оксида защищает нержавеющую сталь от коррозии и ржавчины, обеспечивая более длительный срок службы по сравнению с обычной сталью. По сути, он идеально подходит для использования в любом теплообменнике, который будет контактировать с агрессивными элементами.

С другой стороны, медь гораздо более уязвима к коррозии. Конденсат превращает атомы меди в ионы меди, эффективно растворяя металл со временем.Это большая проблема по двум причинам. Во-первых, из-за меньшей продолжительности жизни; затем, потому что корродированный медный теплообменник теряет эффективность.

Принимая во внимание, что более высокий КПД и теплопроводность были преимуществом для меди, уменьшение баланса в другом случае.

Цена

Медь обычно дешевле нержавеющей стали при покупке в том же количестве, и это справедливо при использовании в теплообменниках. Хотя это может побудить вас использовать медь для теплообменника, помните, что она гораздо менее долговечна.Вам придется покупать больше заменителей меди, чтобы поддерживать уровень ее эффективности. В результате медь может оказаться более дорогой в долгосрочной перспективе.

Как правило, вы обнаружите, что производители теплообменников будут предлагать медь по умолчанию, потому что они дешевле. Эти компании осознают необходимость компромисса между стоимостью и продолжительностью жизни, когда стоимость — это вопрос «плати сейчас или плати позже». Вы либо платите больше за теплообменник из нержавеющей стали, который прослужит дольше, либо платите позже, чтобы раньше заменить медный.

Общий

Окончательный выбор сводится к тому, думаете ли вы о долгосрочной или краткосрочной перспективе. Если вы планируете повысить ценность своего дома за счет установки высококачественного оборудования HVAC, выберите вариант с долгосрочным обслуживанием. (например, газовые котлы и теплообменники из нержавеющей стали). Долгосрочный вариант сэкономит ваши деньги и снизит потребность в обслуживании и замене систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Таким образом, должно быть очевидно, что нержавеющая сталь, более дорогой из двух металлов, лучше подходит для тех, кто думает долгое время.Однако, если вам действительно нужен теплообменник с самой высокой проводимостью для быстрого нагрева больших водоемов (например, бассейна) или больших домов, то лучшим выбором может стать медь.

Конечно, нержавеющая сталь может делать все, что может медь, только медленнее и немного дороже.

Решились и готовы приступить к работе? Нажмите здесь, чтобы начать!

Модель теплопроводности порошковых материалов в условиях вакуума на основе экспериментальных исследований: AIP Advances: Vol 7, № 1

В этом разделе мы представляем теоретическую модель теплопроводности порошковых материалов в условиях вакуума, основанную на вышеуказанных экспериментальных результатах.Для моделирования были приняты следующие допущения: (1) частицы имеют сферическую форму и одинаковый размер; (2) в слое частиц возникает одномерный тепловой поток в направлении силы тяжести; и (3) кондуктивный и радиационный теплопередачи происходят параллельно, так что эффективная теплопроводность выражается как сумма твердой и радиационной проводимости. Мы моделировали твердую и радиационную проводимость отдельно.

A. Модель проводимости твердого тела

Мы рассматриваем сферы одинакового размера, однородно упакованные в кубический контейнер с единичной длиной и единичной площадью поперечного сечения, как показано на фиг.9. Одномерный тепловой поток возникает снизу вверх сферического слоя. В этой конфигурации проводимость твердого тела эквивалентна объемной теплопроводности слоя. Объемную теплопроводность можно сформулировать как параллельное и последовательное соединение теплопроводности в элементарной ячейке. Предположим, что N A — это количество сфер на единицу площади, перпендикулярной направлению теплового потока, а N L — количество сфер на единицу длины вдоль нее. N A и N L отражают параллельное и последовательное соединение соответственно. Тогда проводимость твердого тела определяется выражением, где H — теплопроводность элементарной ячейки. В этом уравнении член N A H представляет собой эффективную теплопроводность отдельных горизонтальных слоев с высотой 1/ N L . H также можно сформулировать как последовательное соединение общей контактной проводимости на контактах, H c, всего , и теплопроводности внутри каждой сферы, H s , as, Кроме того, H c, всего представлено как C /2 параллельных соединения теплопроводности на каждом контакте H c , при этом C — среднее координационное число.
Hc, всего = C22πHc = CπHc. (8)
Поскольку контактные поверхности между частицами наклонены против вертикального направления (чистый тепловой поток), количество теплопроводности через контакт в чистом направлении теплового потока должно быть скорректировано вниз. Предполагая случайные углы наклона контактных поверхностей, средний поправочный коэффициент определяется как (∫ − π / 2π / 2cosθdθ) / (∫ − π / 2π / 2dθ) = 2 / π, где θ — угол между перпендикулярной линией контактной поверхности и чистого направления теплового потока (РИС.9). Таким образом, множитель 2 / π появляется в уравнении. (8). N A и N L в уравнении. (6) можно выразить через радиус частицы R p и объемную пористость ϕ. Число сфер в единице объема, N , можно записать как: Для трехмерно случайного условия простые выражения N L и N A будут иметь вид N 1 / 3 и N 2/3 соответственно.Однако высота горизонтальных слоев, 1/ N L , должна быть меньше диаметра частиц, чтобы обеспечить контакт верхнего и нижнего слоев, если частицы оседают в поле силы тяжести. Если мы возьмем N L = N 1/3 , 1/ N L станет больше 2 R p , когда ϕ> 0,476. Чтобы избежать этой проблемы, мы принимаем N L в качестве константы, не зависящей от пористости для гранецентрированной кубической структуры, поскольку, тогда влияние пористости на количество частиц накладывается на N A как
NA = NNL = 6 (1 − ϕ) 2πRp2. (11)
Когда пористость увеличивается, уменьшаются как N, , A, , так и C , и результирующая проводимость твердого тела уменьшается. Применимость этого выражения будет проверена путем сравнения его с экспериментальными данными в разделе. Проводимость контакта H c можно оценить, аппроксимировав две контактирующие сферы как два круговых цилиндра, соединенных с поперечным сечением π rc2, где r c — радиус контактной площадки.Когда тепловой поток подается перпендикулярно поверхности контакта и если R p достаточно больше, чем r c , проводимость контакта H c пропорциональна радиусу контакта, согласно H c = 2 k m r c , где k m — теплопроводность контактирующего материала. 21 21. М. Г. Купер, Б. Б. Микич, М.Йованович М. Тепловая проводимость контакта // Прикл. J. Тепломассообмен 12 , 279–300 (1969). https://doi.org/10.1016/0017-9310(69)-8 Применимость этой формулы к контакту сфера-сфера была продемонстрирована Чаном и Тьеном. 6 6. ​​С. К. Чан и К. Л. Тьен, «Электропроводность упакованных сфер в вакууме», J. Heat Transfer 95 , 302–308 (1973). https://doi.org/10.1115/1.3450056 Как следует из наших экспериментов (см. раздел и фиг. 6), теплопроводность также зависит от микроскопической шероховатости поверхности частицы.Когда две частицы с шероховатой поверхностью соприкасаются, в макроскопической области контакта образуется множество микроскопических контактов. Это уменьшает реальную площадь поперечного сечения, через которую проходит тепло, и, следовательно, теплопроводность на контактах становится ниже, чем у соответствующих частиц с идеально гладкой поверхностью. В этом исследовании влияние шероховатости поверхности на контактную теплопроводность просто добавляется на ξ в модели контактной теплопроводности, поскольку значение ξ меньше 1 для шероховатых частиц и равно 1, когда частица поверхность идеально гладкая.Обратите внимание, что r c в приведенном выше уравнении — это радиус контакта идеальных сфер без шероховатости поверхности. Параметр ξ имеет значение, аналогичное отношению реальной площади контакта к кажущейся, используемому при исследовании трения и теплопроводности между твердыми материалами. 22–24 22. Б. Н. Дж. Перссон, Трение скольжения — физические принципы и приложения , 2-е изд. (Спрингер, Нью-Йорк, 2000) 23. Дж. Х. Дитерих и Б. Д. Килгор, «Отображение поверхностных контактов: степенное распределение контактов и контактные напряжения в кварце, кальците, стекле и акриловом пластике», Tectonophysics 256 , 219–239 (1996).https://doi.org/10.1016/0040-1951(95)00165-424. C.V. Мадхусудана, Тепловая контактная проводимость , 2-е изд. (Springer, New York, 2014) Координационное число C зависит от пористости. Здесь мы используем модель Сузуки и др., 25 25. М. Сузуки, К. Макино, М. Ямада и К. Ииноя, «Исследование координационного числа в беспорядочно упакованной системе моноразмерных сферических частиц (в Японский), Kagaku Kogaku Ronbunshu 6 , 59–64 (1980). https://doi.org/10.1252/kakoronbunshu.6.59, который предсказывает, что C уменьшается с увеличением пористости ϕ as, 26 26. Х. Масуда, К. Хигашитани и Х. Йошида, Powder Technology Handbook , 3-е изд. (CRC Press, Лондон, 2006 г.).
C = 2,812 (1 − ϕ) −1 / 3f2 (1 + f2), (13)
, где f = 0,07318 + 2,193ϕ − 3,357ϕ2 + 3,194ϕ3. сфера, H s , мы аппроксимируем сферу как куб с объемом, эквивалентным объему сферы.В этом случае для неконсолидированных частиц вклад H s в проводимость H пренебрежимо мал по сравнению с H c, всего , потому что Hc, общее Hs. Радиус контакта между двумя сферами, r c в уравнении. (12) моделируется следующим образом. Когда две сферы контактируют под действием внешней нормальной силы F , радиус области контакта соответствует теории Герца, 27 27. С. П. Тимошенко и Дж. Н.Goodier, Theory of Elasticity (McGraw-Hill Book Company, Inc., Нью-Йорк, 1951). в котором радиус контакта r c записан как,
rc, герц = [341 − ν2EFRp] 1/3, (15)
, где ν — коэффициент Пуассона, а E — модуль Юнга. Помимо внешней силы F , между частицами может действовать сила сцепления, которая также обеспечивает конечную площадь контакта. Джонсон и др. 28 28.К. Л. Джонсон, К. Кендалл и А. Д. Робертс, «Поверхностная энергия и контакт упругих твердых тел», Proc. R. Soc. Лондон. A. Meth. Phys. Sci. 324 , 301–313 (1971). https://doi.org/10.1098/rspa.1971.0141 расширил теорию Герца, включив эффект силы сцепления как,
rc = [3 (1 − ν2) 4E {F + 32πγRp + 3πγRpF + (32πγRp) 2} Rp] 1/3, (16)
где γ — поверхностная энергия твердого материала. Эта модель называется теорией Джонсона, Кендалла и Робертса.Когда γ = 0, уравнение. (16) становится эквивалентной теории Герца, представленной формулой. (15). Внешняя сила F , действующая на частицу, вычисляется с точки зрения напряжения сжатия σ как
F = σNA = 2πRp26 (1 − ϕ) σ. (17)
Фактор 1/ N A соответствует средней площади поперечного сечения частицы, включая окружающее пустое пространство. Когда напряжение сжатия σ в порошковой среде вызвано собственным весом частиц, оно может быть представлено гидростатическим давлением, где ρm — истинная плотность твердой частицы, г, — ускорение свободного падения и z — глубина заглубленных материалов под поверхностью.Таким образом, пренебрегая H s в уравнении. (7), наш расчет для твердой проводимости:
ksolid = 4π2km (1 − ϕ) CξrcRp, (19)
, где C дается уравнением. (13) и r c по формуле. (16). Это уравнение означает, что проводимость твердого тела пропорциональна отношению радиуса контакта r c к радиусу частицы R p . Когда поверхностная энергия равна нулю, радиус контакта пропорционален радиусу частицы (см.15 и 17), поэтому проводимость твердого тела не зависит от размера частиц. Напротив, проводимость твердого тела уменьшается с увеличением размера частиц, когда γ> 0, потому что сила сцепления оказывает большее влияние на более мелкие частицы.

B. Модель радиационной проводимости

Излучательная теплопередача через пустоты в порошковой среде моделируется одномерным тепловым излучением между множеством бесконечно тонких параллельных плоскостей, как показано на фиг. 10. Подобно модели твердой проводимости, радиационная проводимость эквивалентна полной теплопроводности этой многослойной среды внутри единичного куба.Предполагается, что две соседние плоскости имеют разность температур ΔT, а плоскости или частицы непрозрачны для теплового излучения. Теплопроводность между двумя плоскостями за счет теплового излучения, H r , может быть рассчитана как
Hr = ε2 − εσSB [(T + ΔT) 4 − T4] 1ΔT = 4ε2 − εσSBT3, (20)
, где ε — коэффициент излучения, σSB (= 5,67 × 10–8 Вт м –2 K –4 ) — постоянная Стефана-Больцмана, а T — температура более холодной плоскости.Поскольку L r — это расстояние между двумя соседними плоскостями, количество слоев в единице длины составляет 1/ L r . Излучательная проводимость многослойной среды может быть выражена как 1/ L r последовательных соединений радиационной проводимости H r как,
krad = LrHr = 4ε2-εσSBLrT3. (21)
где L r представляет собой эффективное расстояние для лучистой теплопередачи.Это может быть масштабировано характеристической длиной пустот в порошкообразной среде. В однородно упакованных сферах равного размера объем пустот на частицу рассчитывается исходя из радиуса частицы R p и пористости ϕ as,
V = ϕN = 43πRp3ϕ1 − ϕ, (22)
где N — количество сфер в единице объема, определяемое уравнением. (9). Приближая этот типичный объем пустоты к сфере с диаметром D v , геометрическую длину пустоты можно сформулировать на основе Piqueux and Christensen, 17 17.С. Пике и П. Р. Кристенсен, «Модель теплопроводности для планетарных почв: 1. Теория для рыхлых грунтов», J. Geophys. Res. 114 (2009). https://doi.org/10.1029/2008JE003308 Мы вводим коэффициент ζ для масштабирования геометрической средней длины пустоты D v до эффективного расстояния для передачи тепла излучением L r .
Lr = ζDv = 2ζ (ϕ1 − ϕ) 1 / 3Rp. (24)
Увеличение радиационной проводимости, вызванное агрегацией, как следует из наших экспериментов с использованием стеклянных шариков EMB, представлено значением на ζ больше единицы.Подставляя уравнение. (24) в уравнение. (21), радиационная проводимость может быть получена из
krad = 8ε2 − εσSBζ (ϕ1 − ϕ) 1 / 3RpT3. (25)

C. Сравнение модели с экспериментальными данными

Полученные выше модели твердой и радиационной проводимости можно напрямую сравнить с экспериментальными данными, представленными в разделе. Физические параметры образцов FGB и EMB, использованные для модельных расчетов, перечислены в таблице IV. К сожалению, поверхностная энергия стеклянных шариков, которые мы использовали, неизвестна.Наши экспериментальные результаты показали, что стеклянные шарики EMB обладают высокой адгезией, а стеклянные шарики FGB — нет (см. Раздел). Поэтому поверхностная энергия 0,02 Дж · м −2 принята для стеклянных шариков EMB в качестве типичного значения для SiO 2 (Ссылка 1313. Б. Гундлах и Дж. Блюм, «Газовыделение ледяных тел в солнечной энергии»). система — II: Перенос тепла в сухих пористых поверхностных слоях пыли », Icarus 219 , 618–629 (2012). https://doi.org/10.1016/j.icarus.2012.03.013 и ссылки в нем), и Поверхностная энергия стеклянных шариков FGB была установлена ​​равной нулю, так что радиус контакта был представлен законом Герца по формуле.(15). Модуль Юнга 55,1 ГПа и коэффициент Пуассона 0,22 использовались для обоих типов стеклянных шариков. 6 6. ​​С. К. Чан и К. Л. Тьен, «Электропроводность упакованных сфер в вакууме», J. Heat Transfer 95 , 302–308 (1973). https://doi.org/10.1115/1.3450056 Коэффициент излучения 0,9 был измерен прибором для измерения коэффициента излучения (A&D AERD, Kyoto Electronics Manufacturing Co. Ltd., Токио, Япония).

ТАБЛИЦА IV. Параметры модели для стеклянных бусин FGB и EMB.

914 z 2 0,25 Отношение Пуассона 9 0,25 0,25 90ν
Параметр Обозначение FGB EMB
Диаметр частицы 2 R
00 910
м мкм
Пористость ϕ 0.40 переменная (0,495-0,862)
Истинная плотность ρm 2480 кг м −3 2600 кг м −3
Глубина 1 см
Электропроводность материала k м 0 0,855 Вт м −1 K −1 1,406 Вт м −1 K −1 −1
d k м / d T 8.50 × 10 −4 Вт м −1 K −2 5,10 × 10 −4 Вт м −1 K −2
Поверхностная энергия γ 0,0 Дж · м −2 0,02 Дж · м −2
Модуль Юнга E 55,1 ГПа 55,1 ГПа
Коэффициент излучения ε 0.9 0,9
РИС. 11 (а) показаны модельные оценки проводимости твердого тела при 300 К с использованием параметров для стеклянных шариков FGB с ξ , установленными на 1,0, 0,5 и 0,2. Для сравнения также показана средняя проводимость четырех измерений, полученных с использованием одного и трех сенсорных контейнеров, где вертикальные полосы погрешностей представляют собой максимальное и минимальное значения четырех измерений (такие же, как заштрихованный диапазон на фиг.5). Как обсуждалось в разделе, проводимость твердого тела не зависит от размера частиц, если не учитывать силу сцепления.По оценкам, оно составляет 0,00341 Вт · м −1 K −1 , если ξ = 1,0, что означает сферы с гладкой поверхностью. Эта оценка модели выше, чем любое измерение стеклянных шариков FGB. Разумное объяснение этой более высокой проводимости твердого тела, полученной с использованием модели, заключается в том, что поверхность стеклянных шариков FGB была шероховатой и не чистой, поэтому значение ξ было меньше единицы. Предпочтительные значения ξ для стеклянных шариков FGB находятся в диапазоне от 0,29 до 0.83 (см. Таблицу V).

ТАБЛИЦА V. Краткое изложение значений ξ и ζ, применимых к нашим образцам стеклянных шариков. Обратите внимание, что γ = 0 Дж м −2 было принято для стеклянных шариков FGB и γ = 0,02 Дж м −2 для стеклянных шариков EMB.

4 1 44 90GB 44 90GB 1.1 — 1.9 0 0,33
Образец ξ ζ
FGB-20 0,34 — 0,83 0,7 — 1,2 0,7 — 1,2 0,6–1,2
FGB-80 0,36 — 0,46 1,2 — 1,7
FGB-180 0,36 — 0,44 1,8 — 2,6
FGB-300 0,29 — 4,0
EMB ∼1 ∼15
На РИС. 12 (а), проводимость твердого тела, рассчитанная с использованием параметров для стеклянных шариков EMB, показана как функция пористости вместе с экспериментальными данными.Модель с ξ = 1.0 согласуется с экспериментальными данными. Например, проводимость твердого тела 0,00062 Вт · м -1 K -1 была предсказана для пористости 0,862, что согласуется с экспериментальными данными. Поскольку стеклянные шарики EMB имели гладкую поверхность, соответствие между значениями, предсказанными моделью с ξ = 1,0, и экспериментальными данными является разумным и предполагает применимость нашей твердотельной модели проводимости в этом случае. Кроме того, зависимость проводимости твердого тела от пористости зависела от N L и N A .Мы предварительно установили N L равным значению гранецентрированной кубической решетки независимо от пористости, и влияние пористости было наложено на N A (уравнения 10 и 11). Согласованность между моделью и экспериментальными данными, показанная на фиг. 12 (а) подразумевает, что это предположение уместно на практике. 11 (b) показывает радиационную проводимость, предсказанную нашей моделью при 300 K для стеклянных шариков FGB, наряду с экспериментальными данными. Наша модель предсказывает, что радиационная проводимость изменяется линейно с размером частиц.При ζ = 1,0 расчетная радиационная проводимость при 300 K составляет 0,00429 Вт · м −1 K −1 при диаметре частиц 1000 μ м, что согласуется с экспериментальным результатом для самых больших стеклянных шариков. Стеклянные шарики меньшего размера имели относительно более высокую радиационную проводимость, чем предполагалось в модели. Другими словами, значение ζ , которое является мерой отклонения длины свободного пробега фотонов от типичного размера пустот, увеличивается с уменьшением размера частиц.Одно из возможных объяснений этой тенденции состоит в том, что более мелкие частицы не были непрозрачными для теплового излучения. При температурах около 300 К тепловое излучение абсолютно черного тела имеет спектральный пик на длинах волн около λmax 10 μ м. Когда λmax≪Dp, частицы можно считать непрозрачными для теплового излучения. Это не тот случай, когда λmax≈Dp, при котором рассеяние вперед является обычным явлением согласно теории рассеяния Ми. 29 29. M. F. Modest, Radiation Heat Transfer, , 3-е изд.(Академик Пресс, Нью-Йорк, 2013 г.). Следовательно, более эффективное прямое рассеяние теплового излучения более мелкими частицами может способствовать увеличению расстояния радиационной теплопередачи по сравнению с типичным размером пустот. Влияние пористости на радиационную проводимость рассмотрено на фиг. 12 (б) с использованием параметров стеклянных шариков EMB. Экспериментальные данные для стеклянных шариков EMB представлены на графике, за исключением данных для EMB-49.5 и EMB-58.5, у которых была большая погрешность в их радиационной проводимости (см. Раздел).Радиационная проводимость стеклянных шариков ЭМБ с ζ = 1 оказалась на порядок выше, чем оцененная по модели. Как показано на фиг. 8, стеклянные шарики EMB образовали агрегаты, превышающие размер зерна, благодаря приготовлению образцов с использованием сит. EMB-86.2, EMB-77.9 и EMB-69.5 имели агрегаты размером около 50 мкм м, а EMB-75.3 имели агрегаты размером 500 мкм м или меньше. Эти образцы имели большие пустоты между агрегатами, а не между отдельными частицами.Через эти большие пустоты лучистое тепло могло передаваться более эффективно. 13 13. Б. Гундлах и Дж. Блюм, «Выделение газов из ледяных тел в солнечной системе — II: перенос тепла в сухих пористых поверхностных слоях пыли», Icarus 219 , 618–629 (2012). https://doi.org/10.1016/j.icarus.2012.03.013 Принимая постоянное значение ζ = 15, модель может быть хорошо подогнана к экспериментальным данным для стеклянных шариков EMB. Поскольку образцы, просеянные с размером ячеек 53 мкм и мкм, имели агрегаты примерно в 10 раз больше по размеру, чем отдельные частицы, это подогнанное значение ζ является разумным.Кроме того, зависимость проводимости твердого тела от напряжения сжатия была подтверждена путем сравнения расчетных значений модели с нашими ранее опубликованными экспериментальными данными. 15 15. Н. Сакатани, К. Огава, Й. Иидзима, М. Аракава и С. Танака, «Влияние напряжения сжатия на теплопроводность порошкообразных материалов: измерения и их влияние на лунный реголит», Icarus 267 2016. Т. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2015.12.012 Мы измерили теплопроводность стеклянных шариков FGB-20 и FGB-180 как функцию напряжения сжатия.ИНЖИР. 13 показана модель твердой проводимости стеклянных шариков FGB с точки зрения внешнего напряжения сжатия σ . Подобно результатам этого исследования, показанным на фиг. 11 (а), модель с ξ = 1 предсказывает более высокую проводимость твердого тела, чем экспериментальные данные. Наиболее подходящие значения ξ составляют 0,69 и 0,42 для FGB-20 и FGB-180 соответственно. Они согласуются со значениями ξ для каждого образца, определенными по результатам, показанным на фиг. 11 (а), где образцы не подвергались внешнему сжатию.В таблице V приведены значения ξ и ζ для исследованных стеклянных шариков. ξ находится в диапазоне от 0,29 до 1, а ζ — от 0,7 до 15. Для более точного применения модели следует тщательно выбирать значения ξ и ζ в зависимости от природы частицы и условий упаковки. . Хотя ξ и ζ рассматриваются как подгоночные параметры в настоящих обстоятельствах, мы считаем, что можно рассчитать эти параметры с точки зрения шероховатости частиц, радиационного рассеяния и агрегации.Это выходит за рамки данной статьи, но следует учитывать в будущих исследованиях. Более того, мы продолжаем экспериментальную проверку применимости модели к другим образцам порошка, включая природные каменные порошки.

Теплопроводность и конвекция — технический блог CTG

Теплопроводность — это мера способности материала передавать тепло внутри себя. Например, если вы нагреете один конец короткого куска медной проволоки, тепло быстро распределяется по проволоке за счет теплопроводности.Это можно легко продемонстрировать с помощью короткого отрезка (от 1 до 2 дюймов) медного провода большого сечения и небольшой горелки или газовой зажигалки. Удерживая провод за один конец, поднесите фонарик к другому. Скоро медь станет слишком горячей, чтобы ее можно было удерживать.

Тепло передается за счет теплопроводности через различные материалы с разной скоростью в зависимости от их структуры. Если бы в приведенном выше примере заменить медную проволоку на стеклянный стержень, то потребовалось бы значительное время для прохождения достаточного количества тепла через стеклянный стержень, чтобы его было неудобно удерживать.Медь является лучшим проводником тепла, чем стекло.

В целом, мы думаем о металлах как о хороших проводниках. На самом деле, металлы сильно различаются по своей проводимости, но в целом они лучше проводят тепло, чем большинство жидкостей и газов. Другие твердые вещества также различаются по способности проводить тепло. Дерево является примером твердого тела, которое плохо проводит тепло. Плохой проводник называется изолятором. На следующей диаграмме показана проводимость нескольких распространенных материалов. Более высокое число указывает на лучшую проводимость.

Количество тепла, которое может быть передано, также зависит от поперечного сечения объекта, расстояния распространения тепла (толщины материала) и разницы температур между источником тепла и местом назначения. Тонкая медная проволока будет проводить меньше тепла от одного конца к другому, чем более толстая проволока той же длины за определенный период времени. Более длинный провод будет проводить меньше тепла от одного конца к другому. Повышение температуры источника тепла приведет к большей теплопроводности при сохранении других условий.

При промышленной очистке теплопроводность является важным фактором во многих отношениях. Например, эффективная проводимость тепла от нагревателей в ванну для очистки будет иметь большое влияние на способность нагревателей достигать и поддерживать необходимую температуру процесса. Радиаторы (устройства для сбора и отвода тепла от электронных компонентов) находятся в элементах управления и ультразвуковых генераторах.

Интересно, что, как вы увидите выше, вода является очень плохим проводником тепла даже по сравнению со многими другими жидкостями, несмотря на ее чрезвычайно высокую теплоемкость.По этой причине мы не можем полагаться только на теплопроводность как на средство распределения тепла в резервуаре для очистки. Для распределения тепла необходимо какое-то механическое движение. В некоторых случаях это движение обеспечивается простой конвекцией. Конвекция — это движение внутри жидкости или газа, вызванное перепадом температур внутри жидкости. Более теплый материал легче по весу и поэтому поднимается вверх, вытесняя более холодный материал, который движется вниз. Конвекция не зависит исключительно от проводимости жидкости, хотя она играет второстепенную роль в распределении тепла в небольших масштабах, поскольку более горячий и более холодный материал смешиваются.

Нагретая жидкость или газ поднимается вверх, создавая конвекционные потоки, которые распределяют тепло.

В других случаях для выполнения работы необходимо использовать другие средства механического перемешивания. Обычный способ сделать это — простой пропеллерный миксер или насосный контур.

— FJF —

Теплопроводность интерфейсов 2D MoS2 / h-BN и графен / h-BN

  • 1

    Новоселов, К.С., Гейм, А.К., Морозов, С.В., Цзян, Д., Чжан, Ю., Дубонос, С.В., Григорьева, Я.В., Фирсов А.А. Эффект электрического поля в атомно тонких углеродных пленках. Science 306 , 666–669 (2004).

    Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ CAS Google Scholar

  • 2

    Huard, B. et al. Транспортные измерения через настраиваемый потенциальный барьер в графене. Phys. Rev. Lett. 98 , 236803 (2007).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 3

    Кацнельсон, М.И., Новоселов К.С., Гейм А.К. Хириальное туннелирование и парадокс Клейна в графене. Nat. Phys. 2 , 620–625 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 4

    Гейм А. К., Новоселов К. С. Возникновение графена. Nat. Матер. 6 , 183–191 (2007).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 5

    Новоселов, К.S. et al. Двумерный газ безмассовых дираковских фермионов в графене. Природа 438 , 197–200 (2005).

    ADS CAS Google Scholar

  • 6

    Чжан Ю., Тан Ю. В., Стормер Х. Л. и Ким П. Экспериментальное наблюдение квантового эффекта Холла и фазы Берри в графене. Природа 438 , 201–204 (2005).

    ADS CAS Google Scholar

  • 7

    Новоселов, К.S. et al. Нетрадиционный квантовый эффект Холла и фаза Берри 2pi в двухслойном графене. Nat. Phys . 2 , 177–180 (2006).

    Google Scholar

  • 8

    Li, X., Wang, X., Zhang, L., Lee, S. & Dai, H. Ультрагладкие полупроводники из графеновых нанолент, полученные химическим путем. Наука 319 , 1229–1232 (2008).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 9

    Ся, Ф., Фармер, Д. Б., Лин, Ю. М. и Авурис, П. Графеновые полевые транзисторы с высоким коэффициентом включения / выключения и большой транспортной шириной запрещенной зоны при комнатной температуре. Nano Lett. 10 , 715–718 (2010).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 10

    Zhang, Y. et al. Прямое наблюдение широко настраиваемой запрещенной зоны в двухслойном графене. Природа 459 , 820–823 (2009).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 11

    Обрадович, Б.и другие. Анализ графеновых нанолент как материала каналов для полевых транзисторов. Заявл. Phys. Lett. 88 , 142102 (2006).

    ADS Google Scholar

  • 12

    Хан, М. Ю., Озилмаз, Б., Чжан, Ю. и Ким, П. Энергетическая инженерия запрещенной зоны графеновых нанолент. Phys. Rev. Lett. 98 , 206805 (2007).

    ADS PubMed Google Scholar

  • 13

    Ся, Ф., Ван, Х., Сяо, Д., Дубей, М., Рамасубраманиам, А. Двумерная нанофотоника материалов. Nat. Фотоника 8 , 899–907 (2014).

    ADS CAS Google Scholar

  • 14

    Ван, К. Х., Калантар-Заде, К., Кис, А., Колман, Дж. Н. и Страно, М. С. Электроника и оптоэлектроника двумерных дихалькогенидов переходных металлов. Nat. Нанотехнология . 7 , 699–712 (2012).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 15

    Мак, К.Ф., Ли, К., Хоун, Дж., Шан, Дж. И Хайнц, Т. Ф. Атомно тонкий MoS2: новый прямозонный полупроводник. Phys. Rev. Lett. 105 , 136805 (2010).

    ADS Google Scholar

  • 16

    Ватанабе, К., Танигучи, Т. и Канда, Х. Свойства прямой запрещенной зоны и доказательства ультрафиолетовой генерации монокристалла гексагонального нитрида бора. Nat. Матер. 3 , 404–409 (2004).

    ADS CAS Google Scholar

  • 17

    Дин, К.R. et al. Подложки из нитрида бора для высококачественной графеновой электроники. Nat. Нанотехнология . 5 , 722–726 (2010).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 18

    Dean, C.R. et al. Многокомпонентный дробный квантовый эффект Холла в графене. Nat. Phys . 7 , 693–696 (2011).

    CAS Google Scholar

  • 19

    Cui, X.и другие. Многопунктовые транспортные измерения MoS2 с использованием платформы гетероструктур Ван-дер-Ваальса. Nat. Нанотехнология . 10 , 534–540 (2015).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 20

    Chan, M. Y. et al. Подавление термически активированного транспорта носителей в атомарно тонком MoS2 на подложках из кристаллического гексагонального нитрида бора. Наноразмер 5 , 9572–9576 (2013).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 21

    Lee, G.-H. и другие. Гибкие и прозрачные полевые транзисторы MoS2 на гексагональных гетероструктурах нитрид бора-графен. ACS Nano 7 , 7931–7936 (2013).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 22

    Сан, З. и Чанг, Х. Графен и графеноподобные двумерные материалы в фотодетектировании: механизмы и методология. АСУ Нано 8 , 4133–4156 (2014).

    CAS PubMed Google Scholar

  • 23

    Withers, F. et al. Светоизлучающие диоды зонной инженерии в гетероструктурах Ван-дер-Ваальса. Nat. Матер. 14 , 301–306 (2015).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 24

    Поспишил А. и Мюллер Т. Оптоэлектронные устройства на основе атомарно тонких дихалькогенидов переходных металлов. Заявл. Sci . 6 , 78 (2016).

    Google Scholar

  • 25

    Koppens, F. H. L. et al. Фотоприемники на основе графена, других двумерных материалов и гибридных систем. Nat. Нанотехнология . 9 , 780–793 (2014).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 26

    Мак, К. Ф. и Шан, Дж. Фотоника и оптоэлектроника двумерных полупроводниковых дихалькогенидов переходных металлов. Nat. Фотоника 10 , 216–226 (2016).

    ADS CAS Google Scholar

  • 27

    Эда, Г. и Майер, С. А. Двумерные кристаллы: управление светом для оптоэлектроники. АСУ Нано 7 , 5660–5665 (2013).

    CAS Google Scholar

  • 28

    Freitag, M. et al. Диссипация энергии в графеновых полевых транзисторах. Nano Lett. 9 , 1883–1888 (2009).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 29

    Cahill, D. G. et al. Наномасштабный тепловой перенос. II. 2003–2012 гг. Заявл. Phys. Ред. . 1 , 11305 (2014).

    Google Scholar

  • 30

    Fiori, G. et al. Электроника на основе двухмерных материалов. Nat. Нанотехнология . 9 , 768–779 (2014).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 31

    Баландин А.А. и др. Превосходная теплопроводность однослойного графена. Nano Lett. 8 , 902–907 (2008).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 32

    Xu, X. et al. Зависимая от длины теплопроводность в подвешенном однослойном графене. Nat. Commun. 5 , 3689 (2014).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 33

    Sahoo, S., Gaur, A. P. S., Ahmadi, M., Guinel, M. J.-F. & Катияр, Р. С. Температурно-зависимые рамановские исследования и теплопроводность многослойного MoS2. J. Phys. Chem. С 117 , 9042–9047 (2013).

    CAS Google Scholar

  • 34

    Пеймё, Н.и другие. Определение теплопроводности суспендированного моно- и бислоя WS2 методом рамановской спектроскопии. Nano Res . 8 , 1210–1221 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 35

    Ghosh, S. et al. Размерный кроссовер теплового переноса в многослойном графене. Nat. Матер. 9 , 555–558 (2010).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 36

    Ван З.и другие. Тепловой перенос в подвешенном и поддерживаемом многослойном графене. Nano Lett. 11 , 113–118 (2011).

    ADS PubMed Google Scholar

  • 37

    Cai, W. et al. Тепловой перенос в подвешенном и поддерживаемом монослое графена, выращенном методом химического осаждения из газовой фазы. Nano Lett. 10 , 1645–1651 (2010).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 38

    Мак, К.Ф., Луи, К. Х. и Хайнц, Т. Ф. Измерение теплопроводности границы раздела графен / SiO2. Заявл. Phys. Lett. 97 , 221904 (2010).

    ADS Google Scholar

  • 39

    Хуанг Б. и Кох Ю. К. Улучшенное топологическое соответствие улучшает теплопроводность через металлические контакты на перенесенном графене. Углерод . 105 , 268–274 (2016).

    CAS Google Scholar

  • 40

    Чжан, Х.и другие. Измерение боковой и межфазной теплопроводности однослойных и двухслойных MoS2 и MoSe2 с использованием усовершенствованного оптотермического рамановского метода. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 7 , 25923–25929 (2015).

    CAS PubMed Google Scholar

  • 41

    Таубе, А., Юдек, Дж., Лапиньска, А. и Здройек, М. Температурно-зависимые термические свойства нанесенных монослоев MoS2. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 7 , 5061–5065 (2015).

    CAS PubMed Google Scholar

  • 42

    Сеол, Дж. Х. и др. Двумерный перенос фононов в графене на носителе. Наука 328 , 213–216 (2010).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 43

    Капица П. Л. Исследование механизма теплопроводности в гелии II. J. Phys. 4 , 181–280 (1941).

    Google Scholar

  • 44

    Литтл, В. А. Передача тепла между разнородными твердыми телами при низких температурах. Банка. J. Phys. 37 , 334–349 (1959).

    ADS CAS Google Scholar

  • 45

    Эйзенменгер, В. Рассеяние фононов на поверхностях и границах раздела. Phonon Scatt. Конденс. Дело V 204–211 (1986).

  • 46

    Swartz, E.T. & Pohl, R.O. Термическое граничное сопротивление. Ред. Мод. Phys. 61 , 605–668 (1989).

    ADS Google Scholar

  • 47

    Редди П., Кастелино К. и Маджумдар А. Модель диффузного рассогласования теплопроводности на границе с использованием точной дисперсии фононов. Заявл. Phys. Lett. 87 , 211908 (2005).

    ADS Google Scholar

  • 48

    Лео, Х.-К. К. и Кэхилл, Д. Г. Теплопроводность границ раздела между сильно разнородными материалами. Phys. Ред. B 73 , 144301 (2006).

    ADS Google Scholar

  • 49

    Jo, I. et al. Распределение температуры низкочастотных акустических фононов в электрически смещенном графене. Nano Lett. 11 , 85–90 (2011).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 50

    Юэ, Ю., Zhang, J. & Wang, X. Температурное зондирование с пространственным разрешением в микро / нанометрах для определения термических характеристик эпитаксиального графена на 4H-SiC на границе раздела фаз. Малый 7 , 3324–3333 (2011).

    CAS PubMed Google Scholar

  • 51

    Чен, К., Ли, З., Ши, Л., Кронин, С. Б. Тепловая проводимость интерфейса через гетеропереход графен / гексагональный нитрид бора. Заявл. Phys. Lett. 104 , 81908 (2014).

    Google Scholar

  • 52

    Мао, Р. и др. Фононная инженерия в наноструктурах: Управление межфазным термическим сопротивлением в многослойных гетеропереходах графен / диэлектрик. Заявл. Phys. Lett. 101 , 113111 (2012).

    ADS Google Scholar

  • 53

    Ding, Z., Jiang, J.-W., Pei, Q.-X. И Чжан, Ю.-В. Плоская и кросс-плоскостная теплопроводности дисульфида молибдена. Нанотехнологии 26 , 65703 (2015).

    CAS Google Scholar

  • 54

    Кинаджи А., Хаскинс Дж. Б., Севик К. и Чаин Т. Теплопроводность наноструктур BN-C. Phys. Ред. B 86 , 115410 (2012).

    ADS Google Scholar

  • 55

    Йе, З., Отеро-де-ла-Роза, А., Джонсон, Э. Р., Мартини, А. Колебательные движения в слоистых материалах: графене, нитриде бора и дисульфиде молибдена. Нанотехнологии 26 , 165701 (2015).

    ADS PubMed Google Scholar

  • 56

    Гейл, Дж. Д. ГУЛП: компьютерная программа для симметричного моделирования твердых тел. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 93 , 629–637 (1997).

    CAS Google Scholar

  • 57

    Чен С. Ю., Чжэн К., Фюрер М. С. и Ян Дж. Спиральное комбинационное рассеяние атомных слоев MoS2, MoSe2, WS2 и WSe2. Nano Lett. 15 , 2526–2532 (2015).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 58

    Ян Р. и др. Теплопроводность однослойного дисульфида молибдена, полученного с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света, зависящей от температуры. ACS Nano 8 , 986–993 (2014).

    CAS Google Scholar

  • 59

    Поп, Э., Синха, С. и Гудсон, К.E. Выработка и перенос тепла в транзисторах нанометрового размера. Proc. IEEE 94 , 1587–1601 (2006).

    CAS Google Scholar

  • 60

    Rice, C. et al. Измерения комбинационного рассеяния света и расчеты из первых принципов деформационных фононных сдвигов в монослое MoS2. Phys. Ред. B 87 , 81307 (2013).

    ADS Google Scholar

  • 61

    Ван, Ю., Cong, C., Qiu, C. & Yu, T. Исследование колебаний решетки и кристаллографической ориентации монослоя MoS2 при одноосной деформации с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света. Малый 9 , 2857–2861 (2013).

    CAS PubMed Google Scholar

  • 62

    Haigh, S.J. et al. Построение поперечного сечения отдельных слоев и скрытых границ раздела гетероструктур и сверхрешеток на основе графена. Nat. Матер. 11 , 764–767 (2012).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 63

    Хуанг, М., Ян, Х., Хайнц, Т. Ф. и Хоун, Дж. Исследование изменения электронной структуры графена, вызванного деформацией, с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния. Nano Lett. 10 , 4074–4079 (2010).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • 64

    Ni, Z.H. et al. Одноосная деформация графена: исследование спектроскопии комбинационного рассеяния и раскрытие запрещенной зоны. АСУ Нано 2 , 2301–2305 (2008).

    CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 65

    Mohiuddin, T. M. G. et al. Одноосная деформация графена методом спектроскопии комбинационного рассеяния: расщепление пика G, параметры Грюнайзена и ориентация образца. Phys. Ред. B 79 , 205433 (2009).

    ADS Google Scholar

  • 66

    Ni, Y., Chalopin, Y. & Volz, S. Многослойные сверхрешетки на основе графена как эффективные теплоизоляторы. Заявл. Phys. Lett. 103 , 141905 (2013).

    ADS Google Scholar

  • 67

    Tongay, S. et al. Настройка межслойного взаимодействия в гетероструктурах большой площади с монослоями MoS2 и WS2, выращенными методом CVD. Nano Lett. 14 , 3185–3190 (2014).

    ADS CAS PubMed Google Scholar

  • PPFRC12.indd

    % PDF-1.4 % 151 0 объект > эндобдж 150 0 объект > поток 2018-08-31T18: 20: 10 + 05: 30 2018-08-31T18: 20: 10 + 05: 30 Приложение Adobe InDesign CS4 (6.0) Acrobat Distiller 10.0.0 (Macintosh) / pdf

  • ajay
  • PPFRC12.indd
  • uuid: 4389f8f9-76ff-a64c-b7b7-3248c6477a3euuid: a465677f-c7cb-f14f-946e-6d3e9ecc51c6 конечный поток эндобдж 148 0 объект > эндобдж 145 0 объект > эндобдж 57 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 58 0 объект > эндобдж 96 0 объект > эндобдж 93 0 объект > эндобдж 97 0 объект > эндобдж 98 0 объект > поток h ޜ WnF) T, G $ Su «AZ @ Ikr% nMr.: C ~ @ `~ a ~ {= oI-A ?? # E` {@, 7G xrЗēxs;? =? PĻp̝Bn҉ {% k4 ~ Xcbo / «H-Z> Q

    k

    Eur1QPr

    Fujipoly — Материалы термоинтерфейса

    SARCON® Тип Руководство по применению Типичная теплопроводность
    Кал / см — сек — ° C Ватт / м • K
    SARCON® GTR Тонкая пленка
    (армированная стекловолокном)
    Общего назначения с 0.Армирование стеклотканью 05 мм 2,2 x 10 -3 0,90
    SARCON® GHR Хорошая теплопроводность благодаря армированию стеклотканью 0,05 мм 3,4 x 10-3 1,40
    SARCON® GSR Высокая теплопроводность благодаря армированию стеклотканью 0,05 мм 7,0 x 10 -3 2,90
    SARCON® GAR Самая высокая теплопроводность с 0.Армирование стеклотканью 05мм 7,2 x 10 -3 3,00
    SARCON® TR Тонкая пленка
    (Неармированная)
    Общего назначения 2,9 x 10 -3 1,20
    SARCON® HR Высокая теплопроводность 4,1 x 10 -3 1,70
    SARCON® YR-a Очень высокая теплопроводность 5.3 х 10 -3 2,20
    SARCON® GR-T2d Тонкопленочный заполнитель зазоров (армированный нейлоном) Прокладка для заполнения зазоров, армированная нейлоновой сеткой, толщина 0,25 мм 3,6 x 10 -3 1,50
    SARCON® GR-ae Стандартный заполнитель зазоров Опция с низким усилием сжатия Заполнитель зазора 3,1 x 10 -3 1.30
    SARCON® GR14A Универсальная прокладка для заполнения зазоров 3,6 x 10 -3 1,40
    SARCON® GR14B Заливная подушка с низким сливом масла / зазором с низким удельным весом 3,6 x 10 -3 1,40
    SARCON® GR25A Заполнитель зазоров общего назначения, класс UL94 V-0 6,0 x 10 -3 2.80
    SARCON® GR45A Высокопроизводительный заполнитель зазоров Заполнитель зазора с высокой теплопроводностью 10,7 x 10 -3 4,50
    SARCON® GR80A Заполнитель зазора с очень высокой теплопроводностью 19,1 x 10 -3 8,00
    SARCON® GR130A Заполнитель зазора с очень высокой теплопроводностью 26.3 х 10 -3 13,00
    SARCON ® SPG-20B Форма на месте Заполнитель зазоров из силиконового компаунда с низкой вязкостью (толстые зазоры) 3,6 x 10 -3 2,1
    SARCON® SPG-30B Заполнитель зазоров из силиконового компаунда с высокой вязкостью 7,7 x 10 -3 3,10
    SARCON® SPG-50A Заполнитель зазоров из силиконового компаунда с низкой вязкостью 12 x 10 -3 5.0
    SARCON® SPG-70A Наивысшая теплопередача и высокий расход 16,7 x 10 -3 7,0
    SARCON® SPG-25B-NS Очень низкая сила сжатия, высокая теплопроводность, компаунд без силикона 5,9 x 10 -3 2,50
    SARCON® PG25A Замазка Заполнитель зазоров, подобный шпатлевке, с наименьшим модулем упругости 5.9 х 10 -3 2,50
    SARCON® PG45A Самый низкий модуль упругости, TIM, подобный шпатлевке 10,7 x 10 -3 4,50
    SARCON® PG80B Шпатлевка с высокой теплопроводностью 19,1 x 10 -3 8,00
    SARCON® XR-Um Тонкопленочная шпатлевка с высочайшей теплопроводностью 40.8 х 10 -3 11,00
    SARCON® XR-Um-AL Шпатлевка с самой высокой теплопроводностью с алюминиевой пленкой 40,8 x 10 -3 11,00
    SARCON® NR-c Без силикона Негорючий несиликоновый заполнитель зазоров высокой формы 3,6 x 10 -3 1,50
    SARCON® LG23A Двухкомпонентный заполнитель зазоров Низкая нагрузка, 2-компонентный, универсальный заполнитель зазоров 5.5 х 10 -3 2,3

    SARCON® LG30A

    Низкое напряжение, 2-компонентный, заполнитель зазоров 7,2 x 10 -3 3,0
    SARCON® SG07SL Теплопроводящая консистентная смазка Неактивная пластичная смазка на основе силикона с высокой теплопроводностью 2,1 x 10 14 0,75
    SARCON® SG26SL Неактивная пластичная смазка на основе силикона с высокой теплопроводностью 2.8 х 10 14 2,6
    Слюда Показано только для сравнения 1,4 x 10 -3 0,59
    Полиэстер Показано только для сравнения 0,34 x 10 -3 0,14
    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *