Materiale isolante termico in fibra di carbonio

La combinazione di feltro morbido e feltro rigido/irrigidito implica essenzialmente il bilanciamento di tre cose: conduzione del calore (fase solida/gassosa), trasferimento di calore radiativo e struttura e assemblaggio. Concentrarsi su un solo indicatore (come la conduttività termica ad alta temperatura più bassa) di solito porta a problemi in aree quali resistenza, stabilità dimensionale, perdita di calore in corrispondenza delle cuciture e perdita/contaminazione delle fibre.

1. Posizionamento funzionale di due tipi diSentito

Sentitoro morbidoè più simile a un "corpo di resistenza termica + strato di adattamento".

Vantaggi: flessibile, comprimibile, in grado di adattarsi a superfici irregolari, forte capacità di riempimento delle giunzioni ed elevata tolleranza di assemblaggio. Rischi: stabilità dimensionale moderata, resistenza all'erosione/usura e resistenza alla perforazione; la conduttività termica cambia significativamente dopo la compressione (la compattazione aumenta il contatto della fase solida, portando ad un aumento della conduttività termica equivalente).

Sentitoro duroè più simile a una "protezione strutturale/termica della superficie + strato che mantiene la forma". 

Un approccio comune consiste nell'impregnare il feltro morbido con resina e quindi carbonizzarlo per creare un "feltro laminato/indurito", che è lavorabile a macchina e ha una resistenza maggiore. Alcune aziende produttrici di feltri di carbonio dichiarano esplicitamente che i loro prodotti sono "realizzati in feltro morbido impregnato di resina" e forniscono parametri tipici come conduttività termica e densità ad alta temperatura. Rischi: l'indurimento/densificazione spesso aumenta la conduttività termica della fase solida; allo stesso tempo, lo strato duro è più "fragile", rendendolo più incline a rompersi vicino alle giunture o ai punti di fissaggio sotto stress da ciclo termico/assemblaggio (richiede un'analisi dei dettagli strutturali).

2. Il nucleo del progetto composito: dare priorità alla "radiazione" nella disposizione della densità (specialmente all'estremità ad alta temperatura).

Il quadro che equipara la radiazione a (k_rad) e spiega il ruolo della microstruttura utilizzando il coefficiente di estinzione/spessore ottico è molto adatto per guidare la stratificazione di feltro morbido/duro: il termine di radiazione all'estremità ad alta temperatura aumenta con (T3), mentre (k_rad) è approssimativamente proporzionale a (1/βR) nell'approssimazione della diffusione di Rosseland; maggiore è lo spessore ottico (τ=βL), più "opaco" è il materiale e più difficile è la penetrazione delle radiazioni.

Conclusione (più utile per la stratificazione): per sopprimere le radiazioni, dare priorità al posizionamento di strati con estinzione più elevata/spessore ottico più elevato vicino alla superficie calda; per sopprimere la conduttività termica della fase solida, dare priorità al controllo dello spessore apparente. Questo è il punto di partenza fisico del "gradiente di densità/struttura gerarchica".

3. Tre combinazioni strutturali più comunemente usate e meno soggette a problemi

A: Feltro sottile e duro sulla superficie calda + Feltro spesso e morbido sul retro ("Pelle della superficie calda + Corpo isolante")

Quando utilizzarlo: quando la superficie calda è soggetta ad abrasione/erosione/attrito da rimozione o quando è necessario che la superficie calda venga lavorata (scanalatura, posizionamento, strutture di guida dell'aria/flusso).

Fare attenzione al distacco delle fibre, al sollevamento del flusso d'aria o alla deformazione causata da shock termico localizzato sulla superficie calda in feltro morbido.

Perché è efficace: il sottile feltro duro, vicino alla superficie calda, può "assorbire" una parte della radiazione (aumentando lo spessore ottico dell'estremità calda) fornendo allo stesso tempo un supporto resistente all'usura; lo spessore principale è comunque sostenuto dal feltro morbido, evitando di rendere la struttura complessiva troppo densa, cosa che aumenterebbe la conducibilità termica della fase solida.

Punti chiave: non esagerare con lo spessore del feltro duro: più spesso è lo strato duro, maggiore è il rischio di conduttività termica/ponti termici in fase solida; il valore dello strato duro risiede maggiormente nella "protezione dalle radiazioni hot-end + pelle meccanica".

Opzione B: feltro morbido con superficie calda (con foglio/carta di grafite opzionale) + piastra esterna in feltro duro ("superficie calda pulita + esoscheletro strutturale") 

Quando utilizzarlo: Rivestimento tipico di un forno ad alta temperatura/forno a vuoto/forno di sinterizzazione: la superficie calda dà priorità alla pulizia e all'uniformità della temperatura, mentre la superficie esterna dà priorità al fissaggio e al mantenimento della forma.

Lo strato isolante deve essere trasformato in un pannello o cilindro "modulare/sostituibile".

Prove pratiche nel settore: questo tipo di soluzione di rivestimento del forno utilizza piastre di feltro morbido/duro per creare un isolamento della cavità del forno rettangolare o poligonale. Le informazioni disponibili al pubblico menzionano esplicitamente l'aggiunta di un foglio di grafite tra gli strati per migliorare le prestazioni e la sigillatura delle connessioni e sottolineano il raggiungimento di connessioni durevoli ed ermetiche attraverso sistemi di connessione/fissaggio.

Perché questa soluzione funziona: il feltro morbido aderisce più facilmente alla superficie calda, riducendo gli spazi vuoti (gli spazi vuoti possono facilmente diventare "canali di radiazione" alle alte temperature); la lamina/strato superficiale di grafite fornisce anche funzioni di "riflessione/isolamento/prevenzione delle fibre"; il feltro rigido esterno sostiene la struttura e l'installazione (borchie, clip, sormonti), riducendo il rischio di schiacciamento o spostamento del feltro morbido.

Opzione C: multistrato a densità gerarchica (duro → semiduro → morbido), con "schermatura contro le radiazioni" all'estremità calda e "bassa conduttività termica in fase solida" all'estremità fredda.

Quando usarlo: Alte temperature (alto rapporto di irraggiamento), sensibile al peso/spessore; elevati requisiti di ciclo termico e durata della vita, con l'obiettivo di ridurre la concentrazione di stress e il rischio di fessurazioni sulle singole interfacce.

Perché è più stabile: questo rende più agevole l'"elevata estinzione all'estremità calda" dell'Opzione A: diversi strati all'estremità calda forniscono uno spessore ottico più elevato (beta) (maggiore), mentre lo spessore principale all'estremità fredda mantiene una bassa conduttività termica della fase solida; inoltre disperde il gradiente di compressione dell'assieme e di contrazione termica, riducendo i "fasi di stress" sulle singole interfacce duro/morbido.

Semicorex offre alta qualitàprodotti in feltro per isolamento termico. Se hai domande o hai bisogno di ulteriori dettagli, non esitare a contattarci.

Telefono di contatto n. +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com