Структура ТИМ

Основной признак ТИМ- высокопористое строение П = 50 – 98%.

 

Причина этого в следующем. Газы по сравнению с жидкостями и твердыми телами обладают низкой теплопроводностью (объясняется это удаленностью молекул газов друг от друга, что затрудняет передачу им тепловой энергии).

Так, λ_возд = 0,023 Вт/(м·К).

 

Если поры крупные и тем более сообщающиеся между собой и внешней средой, то происходит конвекционное передвижение воздуха и теплопроводность материала увеличивается. Конвекция способствует более интенсивному теплообмену. Поэтому ТИМ должен состоять из воздуха, лишенного способности перемещаться.

 

Это возможно в случаях, когда материал имеет следующее строение:

– волокнистое (как вата),

– ячеистое (как пена),

– зернистое (воздух находится в межзерновом пространстве);

– пластинчатое (воздушные прослойки заключены между листками материала).

 

Максимальная пористость возможна у первых двух типов материалов.

Необходимую пористость создают различными технологическими приемами.

 

Способы получения пористой структуры:

– газообразование;

– высокого водозатворение;

– механическая диспергация;

– создание волокнистого каркаса;

– вспучивание минерального и органического сырья;

– использование выгорающих добавок.

 

Волокнистое строение присуще материалам из минерального или органического волокна (асбеста, минеральной и стеклянной ваты, растительных волокон и др.). Основным способом получения высокопористого строения для таких материалов является создание волокнистого каркаса с тонкими воздушными слоями, разделяющими волокна.

Органические волокна получают механическим расщеплением древесины или другого растительного сырья. Минеральное волокно получают путем расплавления неорганического сырья с последующим превращением расплава в волокна.

 

Для материалов ячеистого строения характерны однородные и равномерно распределенные поры, форма которых обычно близка к сферической. Для получения материалов ячеистого строения (ячеистые бетоны, пеностекло, газонаполненные пластмассы и т. п.) используют способы газовыделения и пенообразования.

 

Зернистое строение имеют сыпучие материалы. Пористость сыпучей массы зависит от ее зернового состава. Чем однороднее по форме и размерам зерна, тем больше просветы между ними и тем выше пористость материала в насыпном виде. При изготовлении сыпучих порошкообразных ТИМ применяют механическое дробление и помол исходного сырья, получая продукт с примерно одинаковым размером зерен.

 

Пластинчатое строение характерно для материалов, содержащих в своем составе листочки слюды, которые предварительно при быстром нагревании вспучиваются за счет отщепления у слюды связанной воды (вспученный вермикулит).

 

Строение вещества твердого каркаса также влияет на теплопроводность.

Если вещество имеет кристаллическое строение, атомы расположены в правильном порядке- это предопределяет высокую теплопроводность.

Теплопроводность меньше у материалов, имеющих стеклообразное строение.

У большинства неорганических ТИМ вещество, образующее каркас, имеет стеклообразное строение (мин. вата, пеностекло).