Résultats De La Recherche: Aérogels De Imitation De Bois Purs Et Naturels Pour Extraire L'Isolation Thermique Et La Résistance Au Feu Dans Le Bois

Le bois est utilisé depuis des milliers d'années en tant que matériau polyvalent et ressource abondante, avec des caractéristiques telles que faible densité, faible conductivité thermique, bonnes propriétés mécaniques et durabilité.Ces dernières années, sur la base de la connaissance de la structure en bois, divers matériaux imitation bois avec des propriétés physiques uniques et une large application ont également été développés, parmi lesquels, l'aérogel avec d'excellentes propriétés d'isolation thermique est l'un des sujets de recherche importants.Les aérogels de imitation de bois à base de plastique et de résine sont limités par une mauvaise biodégradabilité, ce qui entraîne une accumulation de déchets et pose des problèmes environnementaux.Tandis que les aérogels de imitation de bois basés sur les primitives nanostructurées existantes sont limités par leur durabilité insuffisante et leur coût élevé.Par conséquent, pour résoudre le problème actuel de non - durabilité des matériaux, le développement de nouveaux éléments structurels à faible coût, à faible consommation d'énergie et respectueux de l'environnement jouera un rôle important dans le développement de l'aérogel de imitation du bois.

Récemment, l'équipe de Yu shuhong, académicien de l'Académie chinoise des sciences et professeur à l'Université chinoise des sciences et de la technologie, a rapporté l'utilisation d'une stratégie ascendante pour préparer un aérogel naturel pur imitation de bois avec une excellente isolation thermique et résistance au feu en utilisant la biomasse naturelle et les minéraux naturels comme matières premières.Les résultats de la recherche ont été publiés dans Applied Chemistry Germany sous le titre anall Natural wood inspired Aerogel.

En utilisant des méthodes ingénieuses de régulation chimique de surface, les chercheurs ont réussi à activer la surface des particules de copeaux de bois à l'échelle micrométrique dans des conditions douces, exposant ainsi les nanofibres de cellulose (figure 1a).Les nanofibres à la surface de ces particules améliorent considérablement les interactions entre les particules, en combinaison avec la technologie de congélation unidirectionnelle pour construire un aérogel de bois imitation robuste et durable.Cet aérogel a une structure de canal orientée similaire à celle du bois naturel (figure 1B - g) et, en même temps, cette structure en imitation de bois peut réduire la conductivité thermique de l'aérogel, lui donnant une conductivité thermique radiale ultra - faible de 17,4 MW m - 1K - 1, supérieure à celle des matériaux d'aérogel à base de cellulose existants et des éponges commerciales de toutes sortes (Figure 2A - c).De plus, l'incorporation de nanofeuilles d'argile naturelle permet d'améliorer considérablement les propriétés de résistance au feu d'un tel aérogel qui peut résister à une flamme à une température élevée de 1300°c pendant au moins 20 minutes sans être brûlé (figure 2D - h).

L'isolation thermique et les propriétés ignifuges de cet aérogel de imitation de bois entièrement naturel sont supérieures à celles du bois de Basha naturel et de la plupart des éponges commerciales, ce qui promet d'être une alternative idéale aux isolants commerciaux existants.En outre, la source naturelle de matières premières et le processus de préparation à faible consommation d'énergie et à faibles émissions d'aérogels de imitation de bois entièrement naturels, qui leur confèrent une bonne biodégradabilité et une durabilité, peuvent réduire l'impact négatif de l'isolation sur l'environnement lors de la production, de l'utilisation et de la Mise au rebut.

Le travail de recherche est soutenu par le programme national de recherche et développement, le projet clé du Fonds national des sciences naturelles, le programme de synergie et d'innovation des collèges et universités de Chine, le Fonds spécial majeur pour la science et la technologie de la province de l'Anhui, le Fonds spécial pour les frais de recherche et d'affaires de base des collèges et universités centraux et le projet de programme de recherche et de développement clés de la province de l'Anhui, etc.

Figure 1. Préparation et structure d'un gel de gaz naturel complet.A) une représentation schématique du processus de nanomérisation de la surface des particules de copeaux de bois et de construction de structures imitant le bois;B - d) le bois naturel et sa structure de passage orientée;E - g) éponges entièrement naturelles et structures de canaux orientés.

Figure 2. Isolation thermique et propriétés ignifuges du gel de gaz naturel.A) Les propriétés d'isolation thermique des aérogels entièrement naturels par rapport aux aérogels à base de cellulose et de bois signalés;B) Le diagramme d'Ashby montre les propriétés d'isolation thermique d'un gel de gaz naturel par rapport à celles de divers types d'éponges commerciales;C) Le mécanisme qui explique l'excellente isolation thermique des gels entièrement naturels à partir des trois formes de transfert de chaleur que sont le rayonnement thermique, la convection thermique et la conduction thermique;D - g) Microstructure de différentes parties de l'aérogel de imitation du bois brûlé par une flamme;H) variation de la conductivité thermique radiale et axiale de l'aérogel après carbonisation à haute température.