คุณสมบัติฉนวนกันความร้อนและหลักการทางวิทยาศาสตร์ของผ้าซิลิกาสูง
ผ้าซิลิกาสูง เป็นวัสดุเส้นใยอนินทรีย์ที่ประกอบด้วยซิลิกอนไดออกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงซึ่งโดยทั่วไปจะมีปริมาณซิลิกามากกว่า 95% องค์ประกอบทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์นี้ให้ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงเป็นพิเศษทำให้สามารถทนต่อสภาวะที่สูงเกิน 1,000 องศาเซลเซียสในสภาพแวดล้อมการใช้งานอย่างต่อเนื่อง กลไกฉนวนกันความร้อนความร้อนส่วนใหญ่อาศัยอุปสรรคอากาศหลายชั้นที่เกิดขึ้นจากโครงสร้างเส้นใยการปิดกั้นการนำความร้อนและการแผ่รังสีอย่างมีประสิทธิภาพ ในระดับกล้องจุลทรรศน์โครงสร้างอสัณฐานของผ้าซิลิกาสูงจะค่อยๆเปลี่ยนเป็นโครงสร้าง cristobalite ที่มีความเสถียรมากขึ้นภายใต้อุณหภูมิสูงเพิ่มความเสถียรทางความร้อนของวัสดุ ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการนำความร้อนของผ้าซิลิกาหนา 2 มม. ให้ความรู้สึกเพียง 0.036 W/m · K ซึ่งเข้าใกล้ผลกระทบของฉนวนกันความร้อนของอากาศนิ่ง ลักษณะนี้ทำให้เป็นวัสดุฉนวนที่ขาดไม่ได้สำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการที่ต้องใช้การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำการใช้งานที่สำคัญของผ้าซิลิกาสูงในความปลอดภัยจากอัคคีภัย
ในด้านการป้องกันอัคคีภัยผ้าซิลิกาสูงแสดงให้เห็นถึงค่าที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ เมื่อสัมผัสกับเปลวไฟที่เปิดออกวัสดุจะไม่ผลิตหยดหลอมเหลวหรือปล่อยก๊าซพิษที่ปล่อยออกมาโดยมีดัชนีออกซิเจน จำกัด (LOI) เกิน 28%จำแนกเป็นวัสดุที่ทนไฟได้ การใช้คุณสมบัตินี้ผู้ผลิตอุปกรณ์ดับเพลิงได้พัฒนาชุดนักดับเพลิงรุ่นใหม่ที่รักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างเมื่อติดต่อกับเปลวไฟโดยตรงซื้อเวลากู้ภัยที่มีค่าสำหรับนักผจญเพลิง อุตสาหกรรมการก่อสร้างประมวลผลเป็นวัสดุเติมแกนกลางสำหรับม่านที่ทนไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพป้องกันการแพร่กระจายของไฟในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่น่าสังเกตคือความสามารถของผ้าซิลิกาสูงในการขยายปริมาตรภายใต้อุณหภูมิสูงทำให้สามารถปิดผนึกช่องว่างทางสถาปัตยกรรมและสร้างอุปสรรคไฟที่มีประสิทธิภาพ การทดลองดับเพลิงหลายครั้งได้พิสูจน์แล้วว่าระบบป้องกันที่รวมผ้าซิลิกาสูงสามารถเพิ่มขีด จำกัด การทนไฟได้มากกว่า 120 นาทีข้อดีของการแก้ปัญหาการเชื่อมผ้าซิลิกาสูง
การดำเนินการเชื่อมจะสร้างประกายไฟและอุณหภูมิที่ถึงอุณหภูมิถึง 2,000 องศาเซลเซียสเงื่อนไขที่วัสดุป้องกันแบบดั้งเดิมมักจะดิ้นรนเพื่อทนต่อระยะยาว ผ้าห่มการเชื่อมที่ทำจากผ้าซิลิกาสูงไม่เพียง แต่จับประกายไฟที่บินได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่โครงสร้างเส้นใยที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกเขายังดูดซับพลังงานกระแทกป้องกันหยดโลหะหลอมเหลวจากการเจาะชั้นป้องกัน ข้อมูลการทดสอบภาคสนามแสดงให้เห็นว่าภายใต้การสัมผัสกับประกายไฟอย่างต่อเนื่องอายุการใช้งานของวัสดุนี้เกินกว่าผลิตภัณฑ์ไฟเบอร์กลาสทั่วไปมากกว่าสามครั้ง กรณีแอปพลิเคชันจากหลาต่อเรือแสดงให้เห็นถึงการลดลง 67% ของอุบัติเหตุไฟไหม้ในสถานที่หลังจากใช้ระบบป้องกันการเชื่อมซิลิกาสูง ที่สำคัญกว่านั้นวัสดุไม่มีสารพิษและไม่ปล่อยก๊าซที่เป็นอันตรายที่อุณหภูมิสูงการปรับปรุงสภาพแวดล้อมด้านอาชีวอนามัยสำหรับผู้ประกอบการเชื่อมอย่างมีนัยสำคัญการใช้งานที่เป็นนวัตกรรมของผ้าซิลิกาสูงในการบินและอวกาศ
ยานอวกาศกลับเข้ามาในชั้นบรรยากาศที่ต้องเผชิญกับความร้อนทางอากาศพลศาสตร์เกิน 1,500 องศาเซลเซียสทำให้เกิดความต้องการอย่างมากต่อระบบป้องกันความร้อน ผ้าซิลิกาสูงซึ่งมีความเสถียรทางความร้อนที่ยอดเยี่ยมและการนำความร้อนต่ำได้กลายเป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับชั้นฉนวนกันความร้อนของแคปซูล วิศวกรรวมเข้ากับฟีนอลิกเรซินเพื่อสร้างวัสดุป้องกันความร้อนที่มีน้ำหนักเบา วัสดุคอมโพสิตนี้ผ่านการควบคุมปฏิกิริยาไพโรไลซิสที่อุณหภูมิสูงก่อตัวเป็นอุปสรรคทางความร้อนที่มีประสิทธิภาพผ่านชั้นคาร์บอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ้าซิลิกาสูงรักษาค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่มีความเสถียรต่ำกว่า 3.8 ทำให้สามารถตอบสนองทั้งการป้องกันความร้อนและข้อกำหนดการส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพร้อมกัน ในระบบเสาอากาศดาวเทียมเกราะป้องกันความร้อนที่ทำจากวัสดุนี้รักษาอุณหภูมิการทำงานที่ดีที่สุดสำหรับอุปกรณ์สื่อสารโดยไม่ลดระดับคุณภาพการส่งสัญญาณสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าการวิเคราะห์ความต้านทานการกัดกร่อนทางเคมีของผ้าซิลิกาสูง
นอกเหนือจากความต้านทานอุณหภูมิสูงผ้าซิลิกาสูงแสดงให้เห็นถึงความต้านทานที่ยอดเยี่ยมต่อสารเคมีที่เป็นกรดส่วนใหญ่ หลังจากการแช่ 24 ชั่วโมงในสารละลายกรดซัลฟิวริกความเข้มข้น 95% อัตราการสูญเสียมวลไม่เกิน 3.5% คุณสมบัติการต่อต้านการกัดกร่อนนี้เกิดจากธรรมชาติทางเคมีที่มีความเสถียรของซิลิกอนไดออกไซด์โดยที่กลุ่ม silanol บนพื้นผิวเส้นใยสร้างสมดุลด้วยไอออนไฮโดรเจนในสารละลายกรดป้องกันการกัดกร่อนต่อไป พืชเคมีใช้มันเป็นซับในฉนวนสำหรับกาต้มน้ำปฏิกิริยาเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพความร้อนในขณะที่หลีกเลี่ยงความเสี่ยงของการรั่วไหลของอุปกรณ์ที่เกิดจากการกัดกร่อน ภาควิศวกรรมสิ่งแวดล้อมใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะนี้เพื่อพัฒนาถุงกรองที่ทนกรดซึ่งทำงานในระยะยาวในระบบการทำให้บริสุทธิ์ของก๊าซไอเสีย การทดลองยืนยันว่าถุงกรองเหล่านี้สามารถให้บริการได้นานกว่า 18 เดือนในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดที่มีค่า pH 2-3 ซึ่งเกินขีดจำกัดความทนทานของวัสดุตัวกรองอินทรีย์ทั่วไป
