Коэффициент теплопроводности ппу: Почему важно знать коэффициент теплопроводности полиуретана и как это влияет на качество теплоизоляции?

Содержание

Почему важно знать коэффициент теплопроводности полиуретана и как это влияет на качество теплоизоляции?


Зачем знать коэффициент теплопроводности при выборе утеплителя, как он влияет на качество теплоизоляции и как рассчитать толщину слоя утепления. Читайте в статье.

ППУ для теплоизоляции в сравнении с другими утеплителями


Пенополиуретан (ППУ) — газонаполненная пластмасса, которая получается в результате смешивания полиола и полиизоцианата. После химической реакции вещество увеличивается в объеме от 5 до 25 раз в зависимости от формулы.


В строительстве ППУ применяют для теплоизоляции. Его теплопроводность позволяет защитить от холода кирпичные и деревянные дома, строения из газобетона и камня, блочные и бетонные конструкции. Материал не пропускает влагу и может защищать от воды. Имеет высокую адгезию, легко заполняет щели и пустоты, устойчив к растворам щелочей, кислот, осадкам. При длительной эксплуатации пенополиуретан не плесневеет. Он не восприимчив к грибкам, защищает от насекомых и грызунов. Служит дольше 30 лет.


Пенополиуретан не горит и не выделяет в атмосферу вредные вещества. Компания «Химтраст» предлагает материалы с разным классом горючести: от «Химтраст СКН-60 Г1» (трудногорючий) до «Химтраст СКН-30 Г3» (самозатухающий).


В строительстве для теплоизоляции используют базальтовое волокно, стекловату, полиуретан, пенопласт, пенополистирол. Коэффициент теплопроводности полиуретана один из самых низких среди утеплителей. Чем ниже коэффициент, тем тоньше нужен слой утеплителя. 



Средний коэффициент теплопроводности полиуретана — 0,028 Вт/(м·К). У открытоячеистого ППУ, который используют для тепло- и шумоизоляции закрытых помещений — 0,037 Вт/(м·К). У закрытоячеистого для наружных стен — 0,022 Вт/(м·К). Этот показатель говорит о том, насколько сильно материал сопротивляется проникновению холода извне и отдаче тепла наружу. Сравнение теплопроводности ППУ приведено в Приложении 3 СНиП 2-3-79.


Базальтовый утеплитель, стекловата и эковата


Базальтовым утеплителем (каменной ватой) часто укрывают здания. Он не горит и способен к самозатуханию. Теплопроводность материала — 0,04 Вт/(м·К), это тоже хороший показатель, но, в отличие от ППУ, слой базальтового утеплителя должен быть в два раза толще, чтобы защитить конструкцию. Такой же коэффициент у стекловаты и эковаты.

Экструдированный пенополистирол


Плитами из экструдированного пенополистирола защищают жилые дома от холодов. Теплопроводность материала — 0,032 Вт/(м·К), этого достаточно для утепления, однако нужно учитывать и другие свойства пенополистирола. Его класс горючести Г4, он легко воспламеняется и выделяет токсины.

Пенопласт


Пенопласт по плотности схож с пенополистиролом, только менее устойчив к механическому воздействию и держит тепло хуже. Коэффициент теплопроводности — 0,038 Вт/(м·К). Значит, его слой при утеплении должен быть на 30 % толще, чем ППУ.


За тепло в помещении отвечает не только теплопроводность ППУ при изоляции, но и другие материалы: кирпичная кладка, облицовочные панели, слой штукатурки, гидроизоляция. Все они имеют плотность и влияют на защиту здания от холода. 

Теплопроводность ППУ в сухом и влажном состоянии


При намокании любой материал впитывает влагу и расширяется. Разбухание приводит к частичной или полной потере теплоизоляционных свойств. Поэтому важно обращать внимание на водопоглощение по объему, которое измеряется в процентах. 


У закрытоячеистого ППУ типа «Химтраст СКН-40 Г2» этот показатель — 2 %, а у базальтовых утеплителей — 35 %. Это значит, что при попадании влаги большая часть теплоизоляционных свойств минеральной ваты, эковаты и стекловаты будет утрачена. С коэффициентом водопоглощения пенополиуретана сравнимы показатели пенополистирола и пенопласта: 1 % и 4 %. Однако при утеплении эти материалы нужно укладывать плитами и не допускать зазоров между ними, иначе тепло будет уходить сквозь щели. ППУ для теплоизоляции наносят на поверхность установками безвоздушного напыления единым слоем без швов и зазоров. Подробнее прочитать о напылении ППУ можно в этой статье.

Как рассчитать толщину слоя ППУ для теплоизоляции


Толщина слоя утеплителя зависит от коэффициента теплопроводности полиуретана. Но также на нее влияют климатическая зона, влажность внутри помещения, температура, влагопоглощение и свойства материала.


Расчет теплоизоляционного слоя регламентируется нормативными документами: СНиП 23-02-2002, СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», ГОСТ Р 54851-2011. 


Один из основных показателей для расчета толщины — суммарное сопротивление теплопередаче конструкций или термическое сопротивление. Оно обозначает необходимую разницу температур снаружи и внутри материала для прохождения энергии. Измеряется в (м²·K)/Вт. Чем выше величина показателя, тем надежнее утеплитель.


Чтобы рассчитать сопротивление, нужно толщину материала в метрах разделить на коэффициент теплопроводности пенополиуретана.  


dппу = (Rтреб — Rконстр) • ʎппу = (Rтреб — dконстр / ʎконстр) • ʎппу,


где dппу — требуемый слой ППУ в метрах,


Rтреб — требуемое сопротивление теплопередаче в (м²·K)/Вт,


Rконстр — сопротивление теплопередаче существующей ограждающей конструкции в (м²·K)/Вт,


ʎппу — коэффициент теплопроводности ППУ в Вт/(м•K),


ʎконстр — коэффициент теплопроводности существующей ограждающей конструкции в Вт/(м•K).


Подробнее о том, как найти оптимальную толщину слоя утеплителя, читайте в статье.



Для утепления помещения необходимо учитывать коэффициент теплопроводности материала. В зависимости от его физико-химических свойств определяется способность удерживать тепло. Чем ниже коэффициент теплопроводности, тем лучше защищает от холода. Также важно учитывать другие особенности теплоизоляторов: способность отталкивать влагу, горючесть, экологичность и срок эксплуатации.


Сравнение коэффициента теплопроводности пенополиуретана с другими строительными материалами. / ППУ XXI ВЕК – Напыление ППУ

МАТЕРИАЛ

Плотность

(для сыпучих– насыпная плотность),

кг/м3

Коэффициент теплопроводности,

Вт/ (м*К)

Алюминий 2600-2700 203,5-221 растет с ростом плотности
Асбест 600 0,151
Асфальтобетон 2100 1,05
АЦП асбесто-цементные плиты 1800 0,35
Бетон см.также Железобетон 2300-2400 1,28-1,51 растет с ростом плотности
Битум 1400 0,27
Бронза 8000 64
Винипласт 1380 0,163
Вода при температурах выше 0 градусов С около 1000 около 0,6
Войлок шерстяной 300 0,047
Гипсокартон 800 0,15
Гранит 2800 3,49
Дерево, дуб — вдоль волокон 700 0,23
Дерево, дуб — поперек волокон 700 0,1
Дерево, сосна или ель — вдоль волокон 500 0,18
Дерево, сосна или ель — поперек волокон 500 0,10—0,15 растет с ростом плотности и влажности
ДСП, ОСП; древесно- или ориентированно-стружечная плита 1000 0,15
Железобетон 2500 1,69
Картон облицовочный 1000 0,18
Керамзит 200 0,1
Керамзит 800 0,18
Керамзитобетон 1800 0,66
Керамзитобетон 500 0,14
Кирпич керамический пустотелый (брутто1000) 1200 0,35
Кирпич керамический пустотелый (брутто1400) 1600 0,41
Кирпич красный глиняный 1800 0,56
Кирпич, силикатный 1800 0,7
Кладка из изоляционного кирпича 600 0,116—0,209 растет с ростом плотности
Кладка из обыкновенного кирпича 600–1700 0,384—0,698—0,814 растет с ростом плотности
Кладка из огнеупорного кирпича 1840 1,05 (при 800—1100°С)
Краска масляная 0,233
Латунь 8500 93
Лед при температурах ниже 0 градусов С 920 2,33
Линолеум 1600 0,33
Литье каменное 3000 0,698
Магнезия 85% в порошке 216 0,07
Медь 8500-8800 384-407 растет с ростом плотности
Минвата 100 0,056
Минвата 50 0,048
Минвата 200 0,07
Мрамор 2800 2,91
Накипь, водяной камень 1,163—3,49 растет с ростом плотности
Опилки древесные 230 0,070—0,093 растет с ростом плотности и влажности
Пакля сухая 150 0,05
Пенобетон 1000 0,29
Пенобетон 300 0,08
Пенопласт 30 0,047
Пенопласт ПВХ 125 0,052
Пенополистирол 100 0,041
Пенополистирол 150 0,05
Пенополистирол 40 0,038
Пенополистирол экструдированый 33 0,031
Пенополиуретан 32 0,023
Пенополиуретан 40 0,029
Пенополиуретан 60 0,035
Пенополиуретан 80 0,041
Пеностекло 400 0,11
Пеностекло 200 0,07
Песок сухой 1600 0,35
Песок влажный 1900 0,814
Полимочевина 1100 0,21
Полиуретановая мастика 1400 0,25
Полиэтилен 1500 0,3
Пробковая мелочь 160 0,047
Ржавчина (окалина) 1,16
Рубероид, пергамин 600 0,17
Свинец 11400 34,9
Совелит 450 0,098
Сталь 7850 58
Сталь нержавеющая 7900 17,5
Стекло оконное 2500 0,698—0,814
Стеклянная вата (стекловата) 200 0,035—0,070 растет с ростом плотности
Текстолит 1380 0,244
Торфоплиты 220 0,064
Фанера клееная 600 0,12
Фаолит 1730 0,419
Чугун 7500 46,5—93,0
Шлаковая вата 250 0,076
Эмаль 2350 0,872—1,163

Теплопроводность ппу, таблица

На современном строительном производстве широко применяются теплоизоляционные материалы. Их использование позволяет значительно сократить сметную стоимость объекта, не потеряв при этом в качестве. Один из самых востребованных материалов на рынке утеплителей – пенополиуретан.

Пенополиуретан относится к группе искусственных газонаполненных пластмасс. Он состоит из полиуретана, между которым находятся пузырьки воздуха. Теплопроводность пенополиуретана практически равна нулю, что делает его незаменимым материалом на стройке и в быту. Различают несколько его видов:

  • Жёсткий пенополиуретан – новый и перспективный материал, который ещё не прошел проверку временем. На сегодняшний день учёным только предстоит изучить поведение этого материала через 30-40 лет эксплуатации. Его производят прямо на строительной площадке. Он наносится на поверхность методом напыления. Жёсткий ППУ используется для утепления и звукоизоляции цокольных и подвальных этажей, фундаментов.
  • Мягкий пенополиуретан – широко используется в качестве набивочной теплоизоляции и для изготовления различных предметов обихода. Его плотность 5-35 кг/м/.

Немного истории

Первые образцы пенополиуретана были получены в лаборатории города Леверкузен в 1937 году. Сначала не использовали как утеплитель. Из него изготавливали лепнину. Вторая мировая война внесла свои коррективы в динамику развития пенополиуретана. Его производство было приостановлено до начала 60-х годов. Для восстановления разрушенной инфраструктуры понадобилось много строительного материала. Пенополиуретан занял в этом списке достойное место.

Анализ технических характеристик ППУ

В этой статье будет рассмотрен жёсткий пенополиуретан. Его всё чаще используют на строительных площадках. У него низкая теплопроводимость и гидрофобность. ППУ не пропускает пары воды, не гниёт. На его поверхности не образуется грибок и плесень. Он не вступает в реакции с большинством реагентов.

Для всестороннего изучения этого теплоизоляционного материала рассматриваются его основные свойства:

  • Теплоизолирующие свойства.
  • Шумоизолирующие свойства.
  • Влагостойкость.
  • Паропроницаемость.
  • Поведение в различных химических средах.
  • Сопротивление открытому огню.
  • Плотность.
  • Срок эксплуатации.
  • Экологичность.

Сводная таблица усреднённых параметров основных теплоизоляционных и отделочных материалов

Теплоизолирующие свойства

Этот параметр напрямую зависит от величины ячейки и колеблется в диапазоне 0,019-0,035 Вт/мºС. Теплопроводность ячеистого ППУ хуже, чем у пенополистирола, керамзитового гравия и минеральной ваты. При одинаковой толщине слоя утеплителей – пенополиуретан сохраняет тепло намного эффективнее, чем вышеперечисленные материалы.
Схема сравнения теплоизолирующих свойств различных строительных материалов

Шумоизолирующие свойства

Его пористая и ячеистая структура обеспечивает удовлетворительную звукоизоляцию, но не от всех видов шума.

Важно! Нет универсального вида шума. Поэтому один материал может эффективно защищать от ударных шумов, но совершенно не сопротивляться другим их видам.

Пенополиуретан эффективно защищает внутренние помещения от различных ударных шумов. Это значит, что он заглушит звуки громких шагов или танцев соседей сверху. С другой стороны, по многочисленным отзывам потребителей, ППУ практически не защищает внутреннее пространство от звуков с улицы, громких разговоров иди музыки.

Этому есть простое объяснение. Ячеистые материалы (пенополиуретан, пенопласт) благодаря своей структуре плохо гасят звуковые волны. Для этих целей лучше использовать утеплители с волокнистой структурой (минеральная вата). У них волны гасятся за счёт колебаний внутренних волокон.

Влагостойкость

Для правильного использования теплоизоляционных материалов надо знать, какой процент влаги он сможет впитать. У пенополиуретана этот показатель равен 1-3 процентам от объёма материала в сутки. Этот показатель значительно выше, чем у пенопласта и минеральной ваты. Для улучшения защиты от влаги в состав ППУ добавляют присадки. Например, обычное касторовое масло уменьшает его гидрофобность в 4 раза.
Пример защиты фундамента ППУ ниже уровня земли (во влажной среде)

Паропроницаемость

По этому параметру у ячеистого пенополиуретана высокие показатели. Коэффициент его паропроницаемости µ=50. Для сравнения, у тяжелого бетона этот показатель в 40-50 раз ниже. ППУ подходит для обработки внешних поверхностей стен и фундаментов. Он может полностью остановить всасывание бетоном влаги. С другой стороны его не рекомендуется применять в воде. Есть вероятность возникновения химической реакции гидратации.
Схема работы стенового «пирога» на отвод влаги

Важно! Не вся пенополиуретановая пена хорошо защищает. Есть несколько видов ячеистой пены без защитной оболочки. Для них нужна дополнительная пароизоляция.

Поведение в различных химических средах

Реагенты Концентрация, % Стойкость
Вода водопроводная Ст
Морская вода Ст
Соляная кислота 36 Нт
Серная кислота 45 Ст
Фосфорная кислота 40 Ст
Едкий натр 40 Ст
Аммиачная вода 25 Ст
Азотная кислота 68 Ст
Ацетон Нт
Кетоны Нт
Четырёххлористый углерод Нт
Толуол Ст
Бензин, нефтепродукты Ст
Сода Ст
Этил ацетат Нт
Метиловый спирт 96 Ст
Этиловый спирт 96 Ст
Эфиры Нт
Уксусная кислота Ст
Минеральные масла Ст
Растительное масло Ст
Муравьиная кислота Нт

*Ст- стоек, Нт – нестоек

Пенополиуретан зарекомендовал себя, как стойкий к основным химическим раздражителям материал. Он лучше, чем пенопласт сопротивляется испарениям многих химических элементов, если их концентрация не превышает норму. ППУ нельзя растворить с помощью бензина, солярки или различных масел. Многие концентрированные кислоты не способны разрушить его структуру.

Пенополиуретан можно использовать для защиты металлических поверхностей. Во время его нанесение на металл образуется два слоя плёнки. Первый плотно прилегает к поверхности, а второй защищает от химических реагентов.

Сопротивление открытому огню

Это важный параметр при выборе утеплителя. Не секрет, что при пожаре интенсивность распространения огня в значительной степени зависит от горючести теплоизоляционного материала. Согласно ГОСТ 12.1.044-89 ППУ относится к группам горючести Г2 и Г3. Согласно этой классификации пенополиуретан не является активным источником горения. Он сам не поддерживает огонь, а только может воспламениться от других источников.

Важно! Пенополиуретан сразу погаснет, если от него убрать огонь. Самозатухание – это важное свойство, которое относится ко всем его видам.

Плотность

Важный параметр, влияющий на несущую способность утеплителя. Для различных целей предусмотрен материал со своей плотностью. Диапазон значений плотности ППУ 8-80 кг/м3. Материал с открытыми ячейками обладает более низкой плотностью, чем с закрытыми ячейками.

Плотность различных видов пенополиуретана

Срок эксплуатации

Большая часть производителей указывают срок эксплуатации 20-30 лет. Это гарантийное время, в течение которого полезные свойства материала находятся в допустимых рамках. Последние исследования европейских учёных показали удивительные и обнадеживающие результаты. При сносе домов, построенных 40-50 лет назад с использованием пенополиуретана, учённые обнаружили, что его свойства практически не изменились. Структура и фактура остались теми же, что и изначально. Дальнейшие лабораторные исследования только подтвердили долговечность этого материала.

Экологичность

Важный параметр, на который всё больше и больше обращают внимание современные строители. В процессе производства пенополиуретан переходит из жидкого в твёрдое состояние за 30 секунд. После этого вредные испарения с его поверхности прекращаются. Если его нагреть до 450 Сº, то начнут выделяться углекислый и угарный газы. Впрочем, то же самое можно наблюдать и во время нагревания дерева.
Пенополиуретан не выделяет вредных для организма человека соединений

Положительные и отрицательные свойства ППУ

Для более удобного понимания сути, свойств и области применения материала надо иметь представление не только о физических и химических свойствах, но и знать его положительные и отрицательные стороны.

Положительные

  1. У пенополиуретана хорошая адгезия. Он без проблем пристаёт к деревянной, металлической, бетонной поверхностям. Для него не нужны дополнительные крепёжные элементы. Благодаря своей эластичной структуре и способу нанесения пенополиуретан хорошо ложится на неровные основания. Перед его нанесением поверхность не нуждается в дополнительной обработке грунтом или краской.
  2. У ППУ низкая стоимость. Он производится прямо на строительной площадке путём смешивания двух компонентов. Отсутствуют затраты на дополнительную транспортировку и изготовление.
  3. Пенополиуретан – это лёгкий материал, который не нагружает строительные конструкции.
  4. Кроме тепло- и звукоизоляции пенополиуретан укрепляет несущие стены, делая конструкцию более прочной и долговечной.
  5. На него практически не оказывают влияние экстремально низкие и высокие температуры. ППУ не разрушается от цикличного замораживания и размораживания.
  6. У покрытия из пенополиуретана монолитная структура. Нет щелей для появления мостиков холода. Ветер его не продувает.

Отрицательные

  1. ППУ быстро разрушается под действием ультрафиолетовых лучей. Поэтому он не остаётся в открытом состоянии, а требует защиты. Его можно покрыть слоем краски или оштукатурить. Также подойдет использование различных облицовочных панелей.
  2. Пенополиуретан – это негорючий материал. Всё равно его не рекомендуется использовать в местах возможного соприкосновения с открытым огнём. Если это технически невозможно, то ППУ закрывается огнестойким гипсокартоном.

Технология нанесения

Два компонента подаются в смесительный бачок. Там под давлением они смешиваются и с помощью пистолета распыляются на обрабатываемую поверхность. Через несколько секунд смесь резко увеличивается в объёме и быстро застывает.
Способ нанесения пенополиуретана

Важно! Для нанесения ППУ необходимо специальное оборудование и средства индивидуальной защиты. Поэтому лучше доверить этот процесс профессиональным строительным организациям.

Пенополиуретан во всех отношениях качественный материал. Экономия времени и средств может составлять 50-70% в сравнение с использованием традиционных утеплителей. Работы можно проводить круглый год. Технологии не стоят на месте, поэтому утепление строительных конструкций с помощью пенополиуретан будет становиться всё дешевле и надёжнее.

таблица сравнения с другими материалами и расчет толщины слоя утеплителя в зависимости от теплопроводности


В технической литературе пенополиуретан описывается как материал с самой низкой теплопроводностью в списке стандартных термоизоляционных материалов. Пенополистирол и жесткий пенополиуретан с низкой плотностью (от 20 до 50 кг/м3) по праву стали самыми используемыми материалами для промышленных холодильных и морозильных камер и других систем, где требуется повышенная термоизоляция. В этом заслуга низкой теплопередачи. Для сравнения теплопроводность жесткого пенополиуретана в разы ниже теплопроводности  минеральной ваты и всех других популярных утеплителей.



Коэффициент теплопроводности жесткого пенополиуретана и других материалов


Именно низкая теплопроводность делает ППУ оптимальным материалом для термоизоляции. Коэффициент теплопроводности жесткого  пенополиуретана составляет 0,019 – 0,028 Вт/м*К. Этот показатель определяет количество теплоты, которая проходит сквозь куб материала со стороной в 1 м за 1 секунду при единичном изменении температуры в 1 Кельвин. Низкая теплопроводность позволяет обеспечить необходимую теплоизоляцию при минимальном слое покрытия. Например, теплопроводность пенопласта составляет 0,04 – 0,06 Вт/м*К, т.е. понадобится в 2-3 раза более толстый слой пенопласта, чем пенополиуретана. В видео ниже поясняется понятие теплопроводности и его применение в строительстве:


 



 


Совет от профессионала

Если вы хотите сравнить теплопроводность различных строительных материалов, необходимо поделить их коэффициенты теплопроводности. К примеру, теплопроводность минваты и ППУ соотносятся как 0,052/0,019=2,74. Это означает, что слой пенополиуретана в 10 см равен 27,4 см слою минеральной ваты по своим утепляющим свойствам. Если брать теплопроводность керамзита и ППУ, то соотношение будет 0,18/0,019=9,47. То есть слой керамзита должен быть почти в 10 раз толще.



Ниже приведена теплопроводность строительных материалов в таблице








Материал

Коэффициент теплопроводности (Вт/м*К)

   Жесткий пенополиуретан

   0.019 – 0.028

   Пенополистирол (пенопласт)

   0.04 – 0.06

   Минеральная вата

   0. 052 – 0.058

   Пенобетон

   0.145 – 0.160

   Пробковая плита

   0.5 – 0.6

*Цифры могут изменяться в зависимости от производителя, погодных условий, точного состава.



Как рассчитать необходимую толщину слоя ППУ-утеплителя?


Для расчета необходимого количества материалов для утепления дома или другой постройки необходимо обратиться к нормативам СНиП 23-02-2003 и рассчитать следующие параметры:


Rreq = a*Dd + b


Dd = (Tint – Tht)*Zht


Δ=Rreq*λ


Rreq – сопротивление теплопередачи


a и b – коэффициенты из таблиц СНиП


Dd – градусо-сутки отопительного сезона


Tint – внутренняя температура помещения, которую необходимо поддерживать


Tht – средняя температура воздуха снаружи помещения


Zht – длительность периода отопления


Δ – искомая толщина слоя ППУ-утеплителя


Λ — теплопроводность


Сопротивление теплопередачи рассчитывается для цельной конструкции, поэтому для расчета сопротивления теплопередачи ППУ необходимо вычесть из общего показателя сопротивления теплопередачи других составных материалов покрытия (например, для стены нужно также учитывать теплопроводность штукатурки и кирпича).


Для примера, возьмем минимальную теплопроводность ППУ, равную 0,019. Используя данные из СНиП для стандартных стен жилого дома – Rreq=3,279 рассчитаем толщину теплоизоляционного покрытия из ППУ – Δ = 3,279*0,019= 0,0623 м (т.е. 6,23 см). Если вам посчастливится приобрести самый термостойкий пенополиуретан с таким низким коэффициентом теплопроводности, достаточная толщина термоизоляционного слоя всего 6 см.


В сравнении с другими утеплителями наиболее тонкий слой утепления дает именно пенополиуретан, теплопроводность которого ниже, чем у любого другого материала. Поэтому нередко утепление ППУ обходится дешевле, чем использование менее совершенных вариантов теплоизоляции.

Коэффициент теплопроводности пенополиуретана — Справочник химика 21





    Свойства пенополиуретанов определяются, главным образом, составом рецептуры и способом получения. Эластичные пенополиуретаны представляют собой ячеистые (пористые) материалы с кажущейся плотностью от 15 до 45 кг/м . Они имеют отличные звукоизоляционные свойства, низкую теплопроводность, стойки к большинству растворителей. Рабочая температура эластичных ППУ находится в пределах от —40 до 100°С. Прочностные показатели ППУ зависят от плотности, размера и формы ячеек, состава композиции и способа производства относительное удлинение при разрыве— 100—450%. Коэффициент теплопроводности эластичных пенополиуретанов 0,031— 0,065 Вт/(м-град.). [c.411]








    Коэффициент теплопроводности изоляционных материалов, применяемых в домашних холодильниках, лежит в пределах от 0,016 (пенополиуретан) до 0,04 ккал м-час-град (стекловолокно). [c.38]

    Большая часть хладонов применяется в производстве пенополиуретанов. Хладон-11 и хладон-113 применяются для вспенивания полистирола, хладон-114 и хладон-12 используют для вспенивания полистирола и полиэтилена. Широкое применение хладонов объясняется их негорючестью, малой токсичностью, низкими коэффициентами диффузии и теплопроводности.[c.383]

    Наиболее распространенными при получении ППУ фреонами являются фреон-11 (Р-11), фреон-113 (Р-ПЗ) и фреон-12 (Р-12), различающиеся прежде всего температурой испарения [100]. Наиболее существенным преимуществом использования фреонов в качестве вспенивающих агентов является то, что они обеспечивают хорошие теплоизоляционные свойства пенополиуретанов. Так, при одной и той же кажущей плотности пена, полученная с фторуглеродом, имеет коэффициент теплопроводности 0,019 Вт/(м-К), а при вспенивании водой — 0,032 Вт/(м-К). Другим преимуществом фторуглеродов является то, что вспенивающий газ действует как охлаждающий агент, уменьшая тем самым скорость желатинизации, склонность к подгоранию и позволяет получать крупные изделия. Кроме того, при вспенивании фреоном получаются ППУ с большим числом закрытых ячеек, более высокими диэлектрическими показателями и меньшим водопоглощением. Однако в случае эластичных ППУ введение фреонов несколько уменьшает прочностные показатели (особенно прочность при растяжении) и способствует получению более мягких пенопластов [101]. В целом, фторуглеродные вспенивающие агенты действуют как смягчающие агенты и не приводят к дополнительному сшиванию [c.71]

    На основе твердых исходных компонентов разработан новый пенополиуретан ППУ-401, имеющий следующие физико-механические свойства плотность 150— 300 кг/м водопоглощение за 24 ч не более 12% тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 10 Гц не более 7-10 диэлектрическая проницаемость при частоте 10 Гц не менее 0,8 коэффициент теплопроводности — не более 0,058 Вт/(м-°С), теплостойкость не менее 80°С. ППУ-401 рекомендуют использовать для за- [c.63]

    Материал ПУ-101 (ВМТУ 420-57) имеет плотность 100— 220 кг м и коэффициент теплопроводности 0,047—0,057 вт м X X град) при 293° К- Эластичный пенополиуретан в соответствии [c.72]

    В качестве теплоизоляционного материала используют фреононаполненный пенополиуретан с объемной массой 35— 40 кг/м с коэффициентом теплопроводности порядка 0,019— 0,023 В1т (м- К) 0,016—0,020 ккал/(мХ Хч-°С)].[c.167]

    Пенополистирол и пенополиуретан можно вспенивать непосредственно в теплоизоляционном пространстве аппарата. Для этого пространство заполняется гранулами пенополистирола или жидкой полиуретановой композицией и затем прогревается [584]. Теплопроводность пенопластов значительно выше, чем вакуумно-порошковых и многослойных изоляций (см. табл. 7.7 и 7.8). Пенопласты обладают высоким коэффициентом термического расширения, который в несколько раз выше, чем у металлов (табл. 7.5). Поэтому во избежание разрыва пенопласта при охлаждении в теплоизоляционные сосуды, выполненные из этого материала, не следует плотно вставлять металлические оболочки. Длительное пребывание пенопласта в газовой среде ухудшает его изоляционные качества [c.245]

    Пенополиуретан ППУ-305 (ТУ В-121—68). Насыпная плотность 35—55 кг м , коэффициент теплопроводности не более 0,030 ккал м-ч-град) Ь,02Ъ вт м-град] при 293°К. Водопоглоще-ние за 24 ч не превышает 0,1 кг м . Пенополиуретан марки ППУ-Зс (МРТУ 6-05-925—63) имеет несколько большие насыпную плотность (50—70 кг м ) и коэффициент теплопроводности [c.511]

    Пенополиуретан файренд Т используют в качестве звукопоглощающего и теплоизоляционного материала. Коэффициент теплопроводности этого материала 0,049 Вт/(м-°С). Его применяют, в авиационной (теплоизоляция фюзеляжей), автомобильной (внутренняя отделка капота двигателя), электронной (изоляция шкафов) и электробытовой (фильтры пылесосов, вы-тялсные шкафы для кухонь) промышленности, а также в судостроении, строительстве, (внутренняя отделка вентиляционных каналов, отделка стен) и других областях, где предъявляют жесткие требования в отношении акустики, безопасности и чистоты. Под действием ударов и вибраций этот материал не деформируется, его легко смонтировать, он хорошо задерживает пыль, что является очень важным преимуществом. [c.77]

    В строительстве в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов широко применяются стекловолокнистые, минераловатные и подобные им изделия. Средняя плотность стекловолокнистых материалов со связующим на основе фенольных или карбамидных смол колеблется в пределах от 0,05 до 0,20-10 кг/м , коэффициент теплопроводности — от 0,035 до 0,058 Вт/(м-К) [И, с. 144 12, с. 68]. Стекловолокнистые маты используют для тепло- и звукоизоляции стен, для теплоизоляции различного рода трубопроводов, когда требуется высокая температуростойкость (до 300°С). В минераловатных плитах, которые аналогичны стекловолокнистым изделиям, но менее виб-роустойчивы, также используют связующие на основе фенолоформальдегидных и карбамидных смол. Иногда, например при строительстве судов, вместо минеральной ваты используют пенополиуретан или капроновую вату при условии, что эти материалы защищены стеклянной тканью, обработанной кремнийорга-ническим лаком (ткань К). [c.88]








    Пенополиуретан (твердый) используется в качестве теплоизоляции «В домащних холодильниках с недавнего времени. Несмотря на относительную дороговизну исходного сырья эта теплоизоляция имеет неоспоримые преимущества по сравнению с другими видами теплоизоляционных материалов и находит всеобщее признание. Коэффициент теплопроводности твердого пенополиуретана колеблется примерно от 0,016 до 0,022 ккал м-час-град. Низкая теплопроводность изоляции позволяет значительно уменьшить ее толщину в холодильнике, а следовательно, увеличить полезную емкость холодильника в тех же габаритах шкафа, либо уменьшить габариты шкафа при той же емкости. По своим теплоизоляционным качествам ограждение из пенополиуретана толщиной 35—40 мм равнозначно ограждению из стекловолокна толщиной 70 мм. [c.40]

    Пенополиуретан получают путем смешения полиэфира, диизоцианата и воды в присутствии катализаторов и эмульгаторов. По сравнению с большинством известных пенопластов пенополиуретан обладает тем достоинством, что композицией в жидком виде можно заполнить изоляционное пространство. Это крайне упрощает технику изоляционных работ. Пенополиуретан марки ППУ-305, изготовленный по техническим условиям ТУВ 121—68, имеет плотность 35—55 кг/ж , предел прочности при сжатии 0,24 Мн1м и коэффициент теплопроводности не более 0,035 вт1 м-град) при 293 °К. Его водопоглощение за 24 ч не превышает 0,1 кг/м . У материала марки ППУ-Зс (МРТУ 6-05-925—63) плотность больше (50—70 кг/ж ) и несколько выше теплопроводность (0,040 вт1(м-град) при 293 °К). [c.397]

    По другой разновидности беспрессового способа получают пенополиуретан. Газообразование в этом методе происходит при смешении в жидком состоянии двух частей композиции во время заливания их в изолируемый объем (нанример, между двумя стенками конструкции ограждения) или во время нанесения (набрызгиванием, напылением) теплоизоляционного слоя на изолируемую поверхность. Объем исходной смеси при этом увеличивается в 30— 40 раз. Напыление смеси производят пульверизатором (пистолетом-распылителем), что делает этот способ высокопроизводительным и наиболее технологичным, особенно нри изоляции сложных конструкций (например, корпуса судпахолодильпика). За одип проход образуется слой толщиной 15—25 мм. Пенополиуретан наносится на поверхность любого материала и хорошо приклеивается к пей. В месте прилегания к изолируемой поверхности образуется плотная пленка, обладающая пароизоляционными свойствами. Наибольшую прочность образовавшийся теплоизоляционный слой приобретает через 24 ч после напыления. Коэффициент тенлонроводности X — 0,035-0,040 Вт/(мК) при объемной массе 50—60 кг/м . При заливании частей композиции в изолируемый объем в качестве пенообразователя нередко применяют хладон-11 или хладон-12. В этом случае коэффициент теплопроводности Я= 0,019-0,021 Вт/(мК). [c.46]

    Современные одноэтажные холодильники имеют наружный каркас или внутренний (рис. 3.18), состоящий из стальных колони 6 и балок 10 или ферм. К колоннам крепятся изолированные шитые панели 7, а на балки укладываются потолочные панели 8. Изолированные многослойные нанели типа «сэндвич» имеют наружную 14 и внутреннюю 15 оболочки из стального или алюминиевого листа толщиной 0,8-1,0 мм (иногда гофрированного) и заполнены пенополиуретаном 11, имеющим коэффициент теплопроводности 0,019-0,020 Вт/(м-К). Панели выполняются шириной 1,2-1,5м и длиной до 24 м. Они могут монтироваться или горизонтально (как показано на рисунке), или вертикально, как это делается нри строительстве одноэтажных высотных холодильников. [c.72]


Характеристики ППУ — Группа компаний «Скиф»

Сегодня, когда все пытаются уменьшить потерю тепла при его подаче потребителю, постоянно требуется теплоизоляторы для трубных магистралей. Самыми популярными и универсальными на сегодняшний день, считаются скорлупы ппу.

ППУ — Пенополиуретан, является одним из самых эффективных материалов используемых в современном строительстве для теплоизоляции трубопроводов отопления, нефти и газа, стен, полов, перекрытий, ограждающих конструкций, покрытий энергетического оборудования, кумулятивных емкостей, холодильных камер и других строительных конструкций.

Теплоизоляционные скорлупы из пенополиуретана обеспечивают:

  • Низкую трудоемкость;
  • Сокращение времени монтажа теплоизоляции;
  • Возможность многоразового использования;
  • Быстрый доступ к поврежденным участкам труб;
  • Значительное увеличение срока службы теплоизоляционного покрытия;
  • Применим при температурах от-100°С до +130°С.
  • Высокую производительность: 2 человека изолируют до 150 метров трубопровода за смену.

Пенополиуретан

Физико-механические и теплотехнические свойства ППУ: Пенополиуретан среди теплоизолирующих материалов обладает наиболее низким коэффициентом теплопроводности О,019-0,022 Вт/мК , высокими гидроизолирующими свойствами (до 95% закрытых пор), широким диапазоном плотности (от 40 до 200кг/м куб.), что позволяет использовать его в качестве теплоизоляции пола. ППУ химически нейтрален к кислотным и щелочным средам, может работать в грунте и служить антикоррозийной защитой металла. Должен быть защищен от прямых солнечных лучей бумагой, краской или фольгой. Класс горючести — самозатухающий.

  • Плотность — 55 кг/м куб.
  • Коэффициент теплопроводности — 0,019Вт/мК
  • Водопоглощение за 24 ч. — 0,1-0,2 кг/м куб.
  • Содержание закрытых пор — 95%
  • Пожаростойкость — ГЗ, самозатухающий
  • Долговечность — не менее 30 лет.

Сравнительные Технические характеристики скорлуп ппу с другими теплоизоляцторами:







Теплоизолятор

Степерь плотности (кг/м.куб)

Коэф. теплопроводности (Вт/м*К)

Пористость

Срок эксплуатации (лет)

Диапазон рабочих температур

скорлупа ппу 

40-200

0,019

Закрытая

15-30

-110…+130

Минеральная вата

55-150

0,052-0,058

Открытая

5

-40. ..+120

Пробковая плита

220-240

0,050-0,060

Закрытая

3

-30…+90

Пенобетон

250-400

0,145-0,160

Открытая

10

-30…+120

Пенопласт

30-60

0,040-0,050

Закрытая

5-7

-50…+110

Сравнительный анализ технико-экономической эффективности при использовании пенополиуретана и традиционной минеральной ваты:









Показатели

Пенополиуретан

Минеральная вата

Коэффициент теплопроводности

0,019-0,022

0,050-0,070

Толщина покрытия

40-140 мм

120-220 мм

Эффективный срок службы

15-30лет

5 лет

Производство работ

Круглогодично

Теплое время года, сухая погода

Влага, агрессивные среды

Устойчив

Теплоизоляционные свойства теряются, восстановлению не подлежит

Экологическая чистота

Безопасен! Разрешено применение в жилых зданиях

Аллерген

Фактические тепловые потери

В 1,7 раза ниже нормативных

Превышение нормативных после 12 месяцев эксплуатации

Приведем некоторые факты:

1. Скорлупы ппу имеют низкую теплопроводность, поэтому коэффициент теплопроводности составляет — 0,022 Вт/мК. Намного лучше, чем аналогические изделия из других материалов. При проведении исследований, доказано, что использование в качестве теплоизолятора скорлупы ппу есть выгодным и окупаемым решением.

2. Срок эксплуатации. Скорлупы ппу выдерживают около 1 тыс. циклов разморозки/заморозки. если скорлупа ппу используется  без защитного слоя покрытия, то свои технические характеристики она не теряет примерно 10-15 лет. если она эксплуатируется в условиях закрытого помещения или имеет поверхностный панцирь для защиты, то в этом случае срок ее службы увеличивается до 25-30 лет.

3. Защита от влаги. Так как пенополиуретан имеет закрытую структуру пор, с помощью которой сохраняется тепло, в то же время эта особенность не позволяет влаге просочиться влаге. И если скорлупа ппу установлена без технических нарушений, она надолго защитит трубу от воздействия влаги.

4. Воздействие биологической активности. Скорлупы ппу не подвергаются атакам вредоносной плесени и разных грибков. также, ппу нестрашны грызуны.

5.  Температурный режим. скорлупа ппу имеет особенность сохранять свои технические характеристики при перепадах температуры от минимальной -180 до максимальной +200. Поэтому ее можно использовать в разных сферах промышленного хозяйства.

6. Безопасность для экологии. Подтверждено эксперементами, что скорлупа ппу не имеет никокого влияния на здоровье человека и является безопасной.

Трубы ППУ компании СТС Изоляция для тепловых сетей. Теплоизолированные трубы для систем теплоснабжения

Наша продукция

Как заказать трубы ППУ

Размещая заявку на поставку тепловой трубы ППУ в нашей компании каждому Заказчику гарантируется индивидуальный подход, оперативность, точность и четкость исполнения контрактных обязательств. Поскольку этапы строительства трубопроводов жестко взаимосвязаны с текущей комплектацией, наш клиент должен получить свой заказ с гарантией по качеству, очередности, количеству и точно в срок.

Отправить спецификацию заказа

Наименования номенклатуры изделий, маркировка и иные условные обозначения у разных проектных организаций и производителей могут отличаться, что может потребовать дополнительных уточнений и согласований содержания спецификации заказа между потребителем и офисом продаж. Предлагаем краткие требования к условным обозначениям номенклатуры изделий, используемым на нашем предприятии.

Наши преимущества

Мы исповедуем индивидуальный подход в работе с каждым клиентом, стараясь максимально удовлетворить требования по его заявке на поставку продукции нашего предприятия.

Калькулятор

Специализация компании СТС Изоляция

Наша продукция:

Производим энергоэффективные стальные трубы в ППУ изоляции по технологии вспенивая полиуретана в сборной трехуровневой конструкции «сталь + жесткий пенополиуретан + полиэтилен/оцинкованная сталь» по ГОСТ 30732-2020. На поточных заводских линиях осуществляем нанесение теплоизоляции на прямые участки трубопроводов, фасонные изделия, шаровые краны и компенсаторы. Осуществляем комплексное снабжение расходными материалами для монтажа стыковых соединений и приборами электронной системы контроля протечек ОДК.

Наши потребители:

Заказчиками нашей продукции являются строительные, монтажные и сервисные компании коммунальной энергетики, ЖКХ, нефтехимии, а также предприятия нефтегазового сектора и промышленности.

Параметры применения пенополиуретановой теплоизоляции:

Инженерные сети с рабочим давлением до 1,6 МПа и температурой транспортируемого вещества до 140С Цельсия.

Сфера применения нашей продукции:

  • инженерные сети тепло- и водоснабжения (ГВС и ХВС) тепловых сетей,
  • нефтегазопроводы, маслопроводы и нефтепродуктопроводы,
  • системы транспортировки охлажденных веществ и криогенопроводы,
  • транспортирующие сети иного промышленного назначения.

Наши услуги:

  • работа по схеме обработки давальческого сырья,
  • комплектация вспомогательными материалами,
  • профессиональные консультации,
  • доставка продукции на объект Заказчика.

География поставок

Продукция предприятия имеет обширную географию поставок и за более чем десятилетнюю историю работы нами была произведена отгрузка широкой номенклатуры изделий на более, чем тысячу предприятий в десятки городов и населенных пунктов РФ. В числе приобретавших трубы в ППУ изоляции нашего производства множество предприятий из таких городов, как Москва (а также Московской области), Ярославль, Рязань, Калуга, Владимир, Тверь, Тула, Вологда, Кострома, Нижний Новгород, Волгоград и потребителей из Казахстана.

Специальное предложение

Новости

Телефон: +7 (495) 979-54-48, тел./факс: +7 (495) 660-11-08

Работа склада: 8:00 — 17:00 (пн — пт)
Работа офиса: 9:00 — 18:00 (пн — пт)

Теплопроводность — выбранные материалы и газы

Теплопроводность — это свойство материала, которое описывает способность проводить тепло. Теплопроводность может быть определена как

«количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала в направлении, нормальном к поверхности единицы площади, за счет градиента единичной температуры в условиях устойчивого состояния»

Теплопроводность Единицами измерения являются [Вт / (м · К)] в системе СИ и [БТЕ / (час фут ° F)] в британской системе мер.

См. Также изменения теплопроводности в зависимости от температуры и давления , для: воздуха, аммиака, двуокиси углерода и воды

Теплопроводность для обычных материалов и продуктов:

900

900

78

0,1 — 0,22

0,606

Теплопроводность
k —
Вт / (м · К)
Материал / вещество Температура
25 o C
(77 o F)
125 o C
(257 o F)
225 o C
(437 o F)
Acetals 0. 23
Ацетон 0,16
Ацетилен (газ) 0,018
Акрил 0,2
Воздух, атмосфера (газ) 0,0262 0,0333 0,0398
Воздух, высота над уровнем моря 10000 м 0,020
Агат 10,9
Спирт 0.17
Глинозем 36 26
Алюминий
Алюминий Латунь 121
Оксид алюминия 30
Аммиак (газ) 0,0249 0,0369 0,0528
Сурьма 18,5
Яблоко (85.6% влаги) 0,39
Аргон (газ) 0,016
Асбестоцементная плита 1) 0,744
Асбестоцементные листы 1) 0,166
Асбестоцемент 1) 2,07
Асбест в рыхлой упаковке 1) 0. 15
Асбестовая плита 1) 0,14
Асфальт 0,75
Бальсовое дерево 0,048
Битум
Слои битума / войлока 0,5
Говядина постная (влажность 78,9%) 0.43 — 0,48
Бензол 0,16
Бериллий
Висмут 8,1
Битум 0,17
Доменный газ (газ) 0,02
Шкала котла 1,2 — 3,5
Бор 25
Латунь
Бризовый блок 0.10 — 0,20
Кирпич плотный 1,31
Кирпич огневой 0,47
Кирпич изоляционный 0,15
Кирпич обыкновенный (Строительный кирпич ) 0,6 -1,0
Кирпичная кладка плотная 1,6
Бром (газ) 0,004
Бронза
Коричневая железная руда 0. 58
Масло (содержание влаги 15%) 0,20
Кадмий
Силикат кальция 0,05
Углерод 1,7
Двуокись углерода (газ) 0,0146
Окись углерода 0,0232
Чугун
Целлюлоза, хлопок, древесная масса и регенерированная 0.23

Ацетат целлюлозы, формованный, лист

0,17 — 0,33
Нитрат целлюлозы, целлулоид 0,12 — 0,21
Цемент, Портленд 0,29
Цемент, строительный раствор 1,73
Керамические материалы
Мел 0.09
Древесный уголь 0,084
Хлорированный полиэфир 0,13
Хлор (газ) 0,0081
Хром никелевая сталь 16,3
Хром
Оксид хрома 0,42
Глина, от сухой до влажной 0. 15 — 1,8
Глина насыщенная 0,6 — 2,5
Уголь 0,2
Кобальт
Треск (влажность 83% содержание) 0,54
Кокс 0,184
Бетон, легкий 0,1 — 0,3
Бетон, средний 0.4 — 0,7
Бетон, плотный 1,0 — 1,8
Бетон, камень 1,7
Константан 23,3
Медь
Кориан (керамический наполнитель) 1,06
Пробковая плита 0,043
Пробка, повторно гранулированная 0.044
Пробка 0,07
Хлопок 0,04
Вата 0,029
Углеродистая сталь
Утеплитель из шерсти 0,029
Купроникель 30% 30
Алмаз 1000
Диатомовая земля (Sil-o-cel) 0. 06
Диатомит 0,12
Дуралий
Земля, сухая 1,5
Эбонит 0,17 11,6
Моторное масло 0,15
Этан (газ) 0.018
Эфир 0,14
Этилен (газ) 0,017
Эпоксидный 0,35
Этиленгликоль 0,25
Перья 0,034
Войлок 0,04
Стекловолокно 0.04
Волокнистая изоляционная плита 0,048
Древесноволокнистая плита 0,2
Огнеупорный кирпич 500 o C 1,4
Фтор (газ) 0,0254
Пеностекло 0,045
Дихлордифторметан R-12 (газ) 0. 007
Дихлордифторметан R-12 (жидкость) 0,09
Бензин 0,15
Стекло 1.05
Стекло, жемчуг, жемчуг 0,18
Стекло, жемчуг, насыщенное 0,76
Стекло, окно 0.96
Стекло-вата Изоляция 0,04
Глицерин 0,28
Золото
Гранит 1,7 — 4,0
Графит 168
Гравий 0,7
Земля или почва, очень влажная зона 1.4
Земля или почва, влажная зона 1,0
Земля или почва, сухая зона 0,5
Земля или почва, очень сухая зона 0,33
Гипсокартон 0,17
Волос 0,05
ДВП высокой плотности 0. 15
Твердая древесина (дуб, клен ..) 0,16
Hastelloy C 12
Гелий (газ) 0,142
Мед ( 12,6% влажности) 0,5
Соляная кислота (газ) 0,013
Водород (газ) 0,168
Сероводород (газ) 0.013
Лед (0 o C, 32 o F) 2,18
Инконель 15
Чугун 47-58
Изоляционные материалы 0,035 — 0,16
Йод 0,44
Иридий 147
Железо
Оксид железа 0 .58
Капок изоляция 0,034
Керосин 0,15
Криптон (газ) 0,0088
Свинец
Свинец
, сухой 0,14
Известняк 1,26 — 1,33
Литий
Магнезиальная изоляция (85%) 0. 07
Магнезит 4,15
Магний
Магниевый сплав 70-145
Мрамор 2,08 — 2,94
Ртуть, жидкость
Метан (газ) 0,030
Метанол 0.21
Слюда 0,71
Молоко 0,53
Изоляционные материалы из минеральной ваты, шерстяные одеяла .. 0,04
Молибден
Монель
Неон (газ) 0,046
Неопрен 0.05
Никель
Оксид азота (газ) 0,0238
Азот (газ) 0,024
Закись азота (газ) 0,0151
Нейлон 6, Нейлон 6/6 0,25
Масло машинное смазочное SAE 50 0,15
Оливковое масло 0. 17
Кислород (газ) 0,024
Палладий 70,9
Бумага 0,05
Парафиновый воск 0,25
Торф 0,08
Перлит, атмосферное давление 0,031
Перлит, вакуум 0.00137
Фенольные литые смолы 0,15
Фенолформальдегидные формовочные смеси 0,13 — 0,25
Фосфорбронза 110 Pinchbe20 159
Шаг 0,13
Карьерный уголь 0.24
Гипс светлый 0,2
Гипс, металлическая планка 0,47
Гипс песочный 0,71
Гипс, деревянная планка 0,28
Пластилин 0,65 — 0,8
Пластмассы вспененные (изоляционные материалы) 0. 03
Платина
Плутоний
Фанера 0,13
Поликарбонат 0,19
Полиэстер
Полиэтилен низкой плотности, PEL 0,33
Полиэтилен высокой плотности, PEH 0.42 — 0,51
Полиизопреновый каучук 0,13
Полиизопреновый каучук 0,16
Полиметилметакрилат 0,17 — 0,25
Полипропилен
Полистирол вспененный 0,03
Полистирол 0.043
Пенополиуретан 0,03
Фарфор 1,5
Калий 1
Картофель, сырая мякоть 0,55
Пропан (газ) 0,015
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) 0,25
Поливинилхлорид, ПВХ 0. 19
Стекло Pyrex 1.005
Кварц минеральный 3
Радон (газ) 0,0033
Красный металл
Рений
Родий
Порода, твердая 2-7
Порода, вулканическая порода (туф) 0.5 — 2,5
Изоляция из каменной ваты 0,045
Канифоль 0,32
Резина, ячеистая 0,045
Резина натуральная 0,13
Рубидий
Лосось (влажность 73%) 0,50
Песок сухой 0.15 — 0,25
Песок влажный 0,25 — 2
Песок насыщенный 2-4
Песчаник 1,7
Опилки 0,08
Селен
Овечья шерсть 0,039
Аэрогель кремнезема 0. 02
Кремниевая литьевая смола 0,15 — 0,32
Карбид кремния 120
Кремниевое масло 0,1
Серебро
Шлаковая вата 0,042
Сланец 2,01
Снег (температура <0 o C) 0.05 — 0,25
Натрий
Хвойные породы (пихта, сосна ..) 0,12
Почва, глина 1,1
Почва, с органическими материя 0,15 — 2
Грунт насыщенный 0,6 — 4

Припой 50-50

50

Сажа

0.07

Насыщенный пар

0,0184
Пар низкого давления 0,0188
Стеатит 2
Сталь углеродистая
Сталь, нержавеющая
Изоляция из соломенных плит, сжатая 0,09
Пенополистирол 0. 033
Диоксид серы (газ) 0,0086
Сера кристаллическая 0,2
Сахара 0,087 — 0,22
Тантал

Смола 0,19
Теллур 4,9
Торий
Древесина, ольха 0.17
Лес, ясень 0,16
Лес, береза ​​ 0,14
Лес, лиственница 0,12
Лес, клен 0,16
Древесина дубовая 0,17
Древесина осина 0,14
Древесина оспа 0.19
Древесина, бук красный 0,14
Древесина, сосна красная 0,15
Древесина, сосна белая 0,15
Древесина ореха 0,15
Олово
Титан
Вольфрам
Уран
Пенополиуретан 0.021
Вакуум 0
Гранулы вермикулита 0,065
Виниловый эфир 0,25
Вода, пар (пар) 0,0267 0,0359
Пшеничная мука 0.45
Белый металл 35-70
Древесина поперек волокон, белая сосна 0,12
Древесина поперек волокон, бальза 0,055
Древесина поперек волокон, сосна желтая, древесина 0,147
Дерево, дуб 0,17
Шерсть, войлок 0.07
Древесная вата, плита 0,1 — 0,15
Ксенон (газ) 0,0051
Цинк

1) Асбест плохо для здоровья человека, когда крошечные абразивные волокна попадают в легкие, где они могут повредить легочную ткань. Это, по-видимому, усугубляется курением сигарет, в результате чего возникают мезотелиома и рак легких.

Пример — кондуктивная теплопередача через алюминиевый бак по сравнению с баком из нержавеющей стали

Кондуктивная теплопередача через стенку ванны может быть рассчитана как

q = (k / s) A dT (1)

или, альтернативно,

q / A = (к / с) dT

, где

q = теплопередача (Вт, БТЕ / ч)

A = площадь поверхности (м 2 , фут 2 )

q / A = теплопередача на единицу площади (Вт / м 2 , БТЕ / (ч фут 2 ))

k = теплопроводность ( Вт / мК, БТЕ / (час фут ° F) )

dT = t 1 — t 2 = разница температур ( o C, o F)

с = толщина стены (м, фут)
9000 5

Калькулятор теплопроводности

k = теплопроводность (Вт / мК, БТЕ / (час фут ° F) )

s = толщина стенки (м, фут)

A = площадь поверхности (м 2 , футы 2 )

dT = t 1 — t 2 = разница температур ( o C, o F)

Примечание! — общая теплопередача через поверхность определяется « общим коэффициентом теплопередачи », который в дополнение к кондуктивной теплопередаче зависит от

Кондуктивная теплопередача через алюминиевую стенку горшка толщиной 2 мм — разность температур 80

o C

Теплопроводность алюминия составляет 215 Вт / (м · К) (из таблицы выше).Кондуктивная теплопередача на единицу площади может быть рассчитана как

q / A = [(215 Вт / (м · K)) / (2 10 -3 м)] (80 o C)

= 8600000 (Вт / м 2 )

= 8600 (кВт / м 2 )

Кондуктивная теплопередача через стенку емкости из нержавеющей стали толщиной 2 мм — разница температур 80

o C

Теплопроводность нержавеющей стали составляет 17 Вт / (м · К) (из таблицы выше).Кондуктивная теплопередача на единицу площади может быть рассчитана как

q / A = [(17 Вт / (м · K)) / (2 10 -3 м) ] (80 o C)

= 680000 (Вт / м 2 )

= 680 (кВт / м 2 )

Теплогидравлические характеристики пенометаллических теплообменников в сухих условиях эксплуатации (Журнальная статья)


Наваз, Кашиф, Бок, Джессика и Якоби, Энтони М. Теплогидравлические характеристики теплообменников из пенопласта в сухих условиях эксплуатации . США: Н. П., 2017.
Интернет. DOI: 10.1016 / j.applthermaleng.2017.03.056.


Наваз, Кашиф, Бок, Джессика и Якоби, Энтони М. Теплогидравлические характеристики пенометаллических теплообменников в сухих условиях эксплуатации . Соединенные Штаты. https: // doi.org / 10.1016 / j.applthermaleng.2017.03.056


Наваз, Кашиф, Бок, Джессика и Якоби, Энтони М. Вт.
«Теплогидравлические характеристики пенопластовых теплообменников в сухих условиях эксплуатации». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.03.056. https://www.osti.gov/servlets/purl/1352799.

@article {osti_1352799,
title = {Теплогидравлические характеристики теплообменников из пенопласта в сухих условиях эксплуатации},
author = {Наваз, Кашиф и Бок, Джессика и Якоби, Энтони М.},
abstractNote = {Металлические пены с высокой пористостью и новыми термическими, механическими, электрическими и акустическими свойствами все шире применяются. Благодаря большому соотношению площади поверхности к объему и сложной структуре, которая способствует лучшему перемешиванию жидкости, перезапуску пограничного слоя и разрушению следа, они перспективны для применения в системах теплопередачи. В данном исследовании оценивались теплогидравлические характеристики теплообменника из алюминиево-металлической пены с открытыми ячейками. Исследовано влияние условий потока и геометрии металлической пены на коэффициент теплопередачи и градиент.Для исследования был построен теплообменник из пенопласта с одинаковой геометрией (площадь поверхности, глубина потока и размеры ребер), состоящий из четырех различных типов металлических пен. Эксперименты проводятся в аэродинамической трубе с замкнутым контуром при различной скорости потока в сухих условиях эксплуатации. Металлические пены с меньшим размером пор (40 PPI) имеют больший коэффициент теплопередачи по сравнению с пенами с большим размером пор (5 PPI). Однако пены с более крупными порами приводят к относительно меньшим градиентам давления. Были рассмотрены существующие практики теплогидравлического моделирования и выявлены потенциальные проблемы.Коэффициенты проницаемости и инерции определяются и сравниваются с данными, опубликованными в открытой литературе. Наконец, на основе новых экспериментальных результатов разработаны корреляции, связывающие характеристики пены и условия потока через коэффициент трения f и коэффициент Колберна j.},
doi = {10.1016 / j.applthermaleng.2017.03.056},
url = {https://www.osti.gov/biblio/1352799},
journal = {Прикладная теплотехника},
issn = {1359-4311},
число =,
объем = 119,
place = {United States},
год = {2017},
месяц = ​​{3}
}

Пенопластовые теплообменники | Охлаждение электроники

Сетчатая металлическая пена (RMF) — это рентабельные и сверхвысокопроизводительные материалы для регулирования температуры, которые можно интегрировать с электронными устройствами и модулями.RMF совместимы с деионизированной водой, инертными фторуглеродами, реактивным топливом и инертными газами.

СТРУКТУРА РМФ

Существует несколько способов изготовления RMF [1], однако метод изготовления литья по выплавляемым моделям обеспечивает наиболее желательные свойства материала. В заводском состоянии изотропный RMF состоит из случайно ориентированных ячеек многоугольной формы, которые можно аппроксимировать как додекаэдр, рисунок 1 [2,3,4]. Обратите внимание, что поперечные сечения твердых связок длиной примерно 2 мм в основном имеют треугольную форму.Геометрия структуры ячейки RMF, а также высокая чистота и пластичность металла обеспечивают наиболее желательные характеристики для теплообменников (HX). Физические размеры его структуры, как показано ниже, не позволяют пограничным слоям расти и вносят усиленное перемешивание за счет завихрений и турбулентности. Эти особенности приводят к высокому коэффициенту локальной пленки. Металлические пены RMF обычно имеют конфигурацию 5, 10, 20 и 40 пор на дюйм (PPI) и теоретическую плотность 4-13%, изготовленную, среди прочего, с использованием 6061 Al, C10100 Cu или Ag.Важные параметры RMFs: теплопроводность, площадь поверхности теплопередачи, высокая механическая пластичность и податливость.

Теплопроводность:

В процессе производства пенопласта сохраняется высокая чистота материала в RMF. Теплопроводность 6061 Al и C10100 Cu, наиболее распространенных материалов из твердого сплава, составляет около 170 Вт / м-К и 390 Вт / м-К соответственно. Однако эффективная объемная теплопроводность зависит от пористости пены. Эффективная объемная проводимость (ke) пены может быть оценена по уравнению (1) [2].

(1)

Где: λ, коэффициент пропорциональности λ = 0,346

к б , теплопроводность основного материала

ρ, пористость (относительная плотность) вспененного ТМФ ~ 8%

Рис. 1. 40 пор на дюйм (PPI) Металлическая пена на основе 6101 Al, состоящая из узлов и связок, образующих сеть, заполняющую пространство, из додекаэдров с 12 гранями в форме пятиугольника.

Эффективная объемная проводимость 6061 Al RMF плотностью 8% составляет около 4.7 Вт / м-К. Благодаря своей высокой пластичности, RMF могут подвергаться значительным неупругим и упругим деформациям продольного изгиба без разрушения связок, что приводит к увеличению относительной плотности структуры пены до 50%. Поскольку теплопроводность является векторной величиной, ее значение будет зависеть не только от степени сжатия (как и для эффективной площади поверхности), но и от направления сжатия. Эффективная теплопроводность пен на основе алюминия 6061 двухосно увеличивается до ~ 30 Вт / м-К при однонаправленном сжатии в направлении X до относительной плотности 50% в плоскости (YZ), где связки выровнены в направлениях Y и Z.Поскольку стоимость также зависит от объема, эта функция позволяет одновременно и эффективно оптимизировать как тепловые характеристики, так и стоимость RMF HX [2].

Плотность поверхности:

Одной из наиболее важных особенностей RMF является их чрезвычайно высокая и масштабируемая удельная поверхность (ρ s ) по сравнению с паяными или экструдированными ребрами и штырями. ρ s напрямую связано с увеличенной площадью поверхности для улучшения конвективной теплопередачи.Параметр ρ s RMF был охарактеризован с использованием экспериментальных измерений, многоточечного метода Брунауэра, Эммета и Теллера (БЭТ) по адсорбции газообразного криптона при 77,4 К, а также модельных исследований, проведенных авторами.

Результаты этих исследований показали, что ρs 40 PPI RMF в состоянии изготовления 6% и сжатого 50% состояния составляет около 15,5 см 2 / см 3 (40 дюймов 2 / дюйм 3 ) и 138 см 2 / см 3 (350 дюймов, 2 / дюйм 3 ) соответственно [2,3].

Термические границы раздела и коэффициенты конвективной пленки:

Компактный теплообменник на основе RMF может быть интегрирован с источниками тепловыделения посредством пайки. Интеграция устраняет высокоомные термоинтерфейсы мягких материалов, таких как термопрокладки, пасты или термические эпоксидные смолы, обычно используемые для соединения дискретных устройств, гибридных многочиповых модулей (HMCM) фотонных и электронных устройств с холодными пластинами. RMF может быть припаян к поверхностным слоям с низким коэффициентом расширения и функционировать как ограничивающий двухсторонний теплообменник с сердечником (HX) для печатных монтажных плат (PWB).

Структура RMF имеет очень высокую эффективную податливость [2], что позволяет производить металлургическое соединение с пеной путем пайки или пайки материалов с низким КТР (металлизированные керамические пластины, композиты с низким коэффициентом расширения, Mo и CuMoCu, среди других). Поскольку термические напряжения и деформации, связанные с несоответствием КТР, ограничены, надежность встроенного теплообменника и тепловой основы не снижается, что подтверждается несколькими сотнями тепловых циклов [5].

Преимущественно треугольное поперечное сечение и геометрия связки длиной всего пару миллиметров RMF дает значительные преимущества при конвективном охлаждении.Он уменьшает толщину пограничных слоев, тем самым создавая вихри и вызывая ранний переход к турбулентному потоку, и аналогичным образом задерживает или устраняет переход от пузырькового кипения к пленочному. В результате улучшается теплопередача за счет высоких локальных коэффициентов пленки.

Изготовление теплообменников RMF:

Способ изготовления теплообменников RMS зависит от материала и конструкции. HX на основе Al RMF могут изготавливаться вакуумной пайкой или пайкой погружением.Конфигурации полностью закрытых HX / холодных пластин (CP) требуют вакуумной пайки с использованием заготовок для твердой пайки. HX с открытым RMF можно изготавливать пайкой погружением или вакуумной пайкой. Открытая структура ячейки RMF позволяет очистить любые остаточные соли, оставшиеся от ванны для пайки погружением. Однако преимущество вакуумной пайки становится очевидным при производстве в больших количествах. Использование вакуумной печи может вместить сотни единиц в одной партии при более низкой стоимости единицы.

Рисунок 2.Прекурсоры Al и Cu RMF, полученные вакуумной пайкой HX и CP

Рис. 3. Эффективное h для 40 PPI 6061 Al (вверху) и Cu (внизу) RMF HX с деионизированной водой при 63,1 см 3 / сек (1 галлон в минуту). Диапазон толщины пенопласта Al и Cu составляет 0-38 мм. Диапазоны эффективного коэффициента теплопередачи для пен Al и Cu составляют от 0 до 7,5 (Вт / см, 2 o C) и от 0 до 15 (Вт / см, 2 o C), соответственно.

Производство теплообменников на основе пены Cu, в которых пена Cu прикреплена к медной пластине закрытого корпуса, производится с использованием печей для пайки в инертной атмосфере, высокотемпературной пайки или вакуумной пайки с подходящими заготовками для твердой пайки Cu-Ag.Паяльные пасты могут использоваться для изготовления CP в печах с инертной атмосферой, где подвергается воздействию RMF. На рис. 2 показаны изделия на основе пеноалюминия, полученные вакуумной пайкой [6].

Тепловые характеристики теплообменников RMF:

Основными факторами, влияющими на тепловые характеристики RMF HX, являются:

  • Теплопроводность основного материала (Al, Cu, Ag или др.).
  • Размер пор измеряется как PPI, линейная плотность пор на дюйм (5-40 ppi).
  • Относительная плотность (от 5% до ~ 50%)
  • Толщина (аналогична эффективности ребра)
  • Теплофизические свойства теплоносителя

Рекомендуемые жидкие охлаждающие жидкости: дистиллированная вода, этиленгликоль, топливо для реактивных двигателей, моторные смазочные масла, Castrol, инертные фторуглероды и т. Д.Дистиллированная вода со скоростью потока 1 галлон в минуту использовалась в качестве охлаждающей жидкости для создания поверхностей с тепловыми характеристиками, показанных на Рисунке 3 [2].

Экспериментальное исследование тепловых характеристик:

Испытательный модуль был изготовлен путем пайки в инертной атмосфере медного блока размером 2,54 см x 2,54 см x 0,635 см (1,00 дюйма x 1,00 дюйма x 0,250 дюйма) к центру блока 5,08 см x 5,08 см x 0,318 см (2,00 дюйма x 2,00 дюйма). x 0,125 дюйма толщиной) Cu. Корпус из оргстекла с такой же глубиной полости был изготовлен из 0.Лист оргстекла толщиной 635 см (0,250 дюйма), прикрученный к пластинам из алюминия и меди с помощью пробковой прокладки. Резистор 2,54 x 2,54 см (1,00 x 1,00 дюйма) был эвтектическим Sn / Pb, припаянным к центру медной пластины в среде инертного газа. Скорость потока и температура на входе поступающей деионизированной воды поддерживались постоянными с использованием рециркуляционного охладителя. Объемный расход, температура охлаждающей жидкости на входе и выходе контролировались с помощью расходомеров и термопар. Температура поверхности холодной пластины оценивалась путем измерения температуры с помощью термопар на резисторе.Рисунки и чертеж холодильной плиты показаны на рисунках 4 и 5 соответственно. Экспериментальная установка и испытательная холодная пластина показаны на рисунке 6.

Рис. 4. Двусторонние и односторонние прозрачные функциональные холодные пластины (слева), вид сверху одностороннего испытательного устройства (справа).

Рисунок 5. Рисунок 5. Чертеж холодной плиты Cu RMF

Рисунок 6. Агрегат проходит испытания на текучесть и термическое сопротивление

Расчет эффективного коэффициента пленки

Расчетный коэффициент локальной пленки 1 Вт / см 20 C для 63 см 3 Скорость потока / сек (1 галлон в минуту) использовалась при создании поверхностей с тепловыми характеристиками, показанных на Рисунке 3 [2].

По вертикальной оси отложен эффективный коэффициент плоской пленки, а по осям X и Y на графике поверхности показаны толщина и плотность RMF соответственно. Эффективный коэффициент пленки пропорционален плотности. Толщина RMF линейно связана с эффективным коэффициентом пленки при малой толщине, который асимптотически приближается к своему значению насыщения при увеличении толщины, аналогично тому, как это имеет место для эффективности ребра.

Средний эффективный коэффициент пленки можно оценить по измеренной мощности, подводимой к резистивному нагревателю, и разнице между средними температурами охлаждающей жидкости и резистора, как это было сделано в лаборатории авторов.Результаты таких испытаний согласуются с результатами расчетов, представленными на Рисунке 3.

Сравнение тепловых характеристик:

Требования к характеристикам охлаждающей пластины для мощного электронного устройства определяются тепловым сопротивлением. На ранних стадиях проектирования осуществимость данной технологии холодной пластины может быть оценена по ее термическому сопротивлению (Rth), которое обычно рассчитывается по уравнению (2).

(2)

Где;

P: Мощность, рассеиваемая устройством

ΔT: разница температур между максимально допустимой температурой поверхности CP и температурой охлаждающей жидкости на выходе.ΔT можно рассчитать по уравнению (3), где ρ w = 1000 (кг / м 3 ), V = 6,3 * 10 -5 м3 / с (1,0 галлонов в минуту), C PW = 4184 (Дж / кг — o C), T в = 21 o C, а максимально допустимая температура поверхности охлаждаемого электронного устройства T Max = 60 o C.

(3)

R th и Измерения и расчеты падения давления:

т. было рассчитано с использованием описанной выше процедуры.В частности, значение R th при V = 6,3 * 10 -5 м 3 / сек (1,0 галлона в минуту) равно 0,042 o C / W. Тепловое сопротивление высокопроизводительных холодных пластин из меди с микроканалом, среди прочего, составляет около 0,05 o C / Вт при тех же условиях. Графики, отображающие значения R th и падение давления в зависимости от расхода, основанные на измерениях и анализе CFD, представлены на Рисунке 7.

Рис. 7. Текучесть и термическое сопротивление холодных пластин на основе вспененной меди [6].

Рис. 8. Распределение перепада давления (вверху) и температуры поверхности холодной плиты, изготовленной из 30 ppi и 30% Cu RMF Foam при скорости потока 1 галлон в минуту.

Эффективные коэффициенты пленки и плотность площади поверхности 30 ppi, 30% плотного Al RMF были введены в CFD с использованием запатентованного метода для расчета теплового сопротивления и сопротивления потоку испытательной холодной пластины. Результаты таких расчетов показаны на рисунках 8 для холодных пластин из RMF Al с плотностью 30 пикселей на дюйм и плотностью 30% и холодных пластин из вспененного материала RMF с плотностью 30 пикселей на дюйм и 45%.На рис. 8 показаны результаты CFD-анализа для холодной плиты, изготовленной из вспененного меди с плотностью 30 ppi и плотностью 30%.

РЕЗЮМЕ И ОБСУЖДЕНИЕ

Исследования показывают, что CP и HX на основе RMF обладают высокими тепловыми характеристиками из-за их чрезвычайно высокой удельной поверхности, локальных коэффициентов пленки и теплопроводности, особенно для применений с меньшим объемом и весом.

RFM демонстрируют совместимость с широким спектром жидких и газообразных хладагентов, что делает эту технологию выгодно подходящей для широкого спектра коммерческих и военных применений.Структурные и термические характеристики пен RMF также предлагают аналогичные преимущества в применениях с пассивным фазовым переходом и двухфазным потоком.

ССЫЛКИ

[1] Ashby, M. F. et al. «Металлические пены — руководство по дизайну», Баттерворт Хайнеманн, стр. 6-20, 2000.

[2] Б. Озмат и др., «Термическое применение металлических пен с открытыми порами», материалы и производственные процессы, Специальное издание, Том 19, № 5, стр. 839-862, 2004 г.

[3] Брунауэр, Эммет, Теллер, Журнал Американского химического общества, том 60, 1938, стр. 309.

[4] Сорго М., «Материалы с термоинтерфейсом», «Охлаждение электроники», Vol. 2, No. 3, pp. 12-16., Sept. 1996.

[5] Заключительный отчет по программе, контракт COMNAVSEASYSCOM N00024-94-NR58001.

[6] ergaerospace.com

(PDF) Теплофизические свойства высокопористых металлических пен

через металлические пены. Для K существующая модель Du

Plessis et al. [52] был модифицирован с учетом нашего соотношения Cor-

на извилистость наших образцов металлической пены.Была предложена новая модель инерционного коэффициента

, основанная на теории сопротивления формы

для потока над голубыми телами, в которой

учитывает изменение формы поперечных сечений

с пористостью. Модель f, предложенная Du

Plessis et al. [52], первоначально действовавший только в области высокой рентабельности

(eP0: 97), был также модифицирован для учета

для вариации в поперечном сечении, и было обнаружено, что

дает гораздо лучшие согласования. по экспериментальным данным

даже в нижнем диапазоне пористости 0:85

Благодарности

Авторы выражают благодарность за финансовую поддержку

, полученную от CAMPmode, Центра

передового производства и упаковки микроволновой,

оптической и цифровой электроники в Университете

Колорадо. Авторы также хотели бы поблагодарить г-на

Брайана Лейда из ERG (Energy Research and Genera-

tion) за предоставленные образцы, использованные в экспериментальных исследованиях

.

Ссылки

[1] F.А.Л. Дуллиен, Пористая среда: перенос жидкости и поры

Структура, Academic Press, Нью-Йорк, 1979.

[2] М. Кавиани, Принципы теплопередачи в пористой среде,

Springer, Нью-Йорк, 1991.

[3] БД Ингхэм, И. Поп (ред.), Явления переноса в пористой среде

, Pergamon Press, Danvers, 1998.

[4] Д.А. Нильд, А. Бежан, Конвекция в пористой среде, второе издание

, Springer, New York, 1999.

[5] К. Вафаи (ред.), Справочник по пористой среде, Марсель

Деккер, Нью-Йорк, 2000 г.

[6] В.В. Калмиди, Явления переноса в высокопористых металлических пенах

, канд. Диссертация, Университет Колорадо, Боулдер, Колорадо,

1998.

[7] Б. Лейда, Персональные коммуникации, ERG Aerospace,

2000.

[8] Л. Рэйли, О влиянии организованных препятствий в прямоугольном порядке

по свойствам среды, Philos.

Маг. 34 (1892) 481 ± 502.

[9] М.И. Айвазов, И. Домашнев, Влияние пористости на электропроводность горячепрессованных образцов титана, Докл.

Порошок метал. Встретились. Ceram. 7 (1968) 708 ± 710.

[10] П. Zehner, E.U. Шлундер, Теплопроводность гранулированных материалов

при умеренных температурах, Chem.-Ing.-

Tech. 42 (1970) 933 ± 941.

[11] G.W. Милтон, Границы упругих и транспортных свойств двухкомпонентных композитов, J. Mech. Phys. Твердые тела

30 (3) (1982) 177 ± 191.

[12] З. Хашин, Анализ композиционных материалов — обзор,

ASME J.Прил. Мех. 50 (1983) 481 ± 505.

[13] И. Нозад, Р.Г. Карбонелл, С. Уитакер, Теплопроводность в многофазных системах

I: теория и эксперименты для двухфазных систем

, Chem. Англ. Sci. 40 (1985) 843 ± 855.

[14] П.А. Смит, С. Торквато, Результаты компьютерного моделирования для

границ эффективной проводимости пористой среды, J.

Appl. Phys. 65 (3) (1989) 893 ± 900.

[15] I.C. Ким, С. Торквато, Определение эффективной проводимости

гетерогенных сред с помощью моделирования броуновского движения

, J.Прил. Phys. 68 (8) (1990) 3892 ± 3903.

[16] Л.С. Верма, А. Шротрия, Р. Сингх, Д. Chaudhary,

Прогнозирование и измерение эффективной теплопроводности трехфазных систем, J. Phys. D 24 (1991) 1515 ±

1526.

[17] М. Сахрауи, М. Кавиани, Температура скольжения и прилипания

Граничные условия на границе раздела пористая, плоская среда:

проводимость, внутр. J. Тепломассообмен 36 (4) (1993) 1019 ±

1033.

[18] T.Х. Бауэр, Общий подход к термической проводимости

пористых сред, Int. J. Тепломассообмен

36 (17) (1993) 4181 ± 4191.

[19] C.L. Тьен, К. Вафаи, Статистические границы для эффективной

теплопроводности микросферы и металлической изоляции

, AIAA Progress Ser. 65 (1979) 135 ± 148.

[20] C.T. Сюй, П. Ченг, К.В. Wong, Modi®ed Zehner ±

Модели Шлундера для застойной теплопроводности пористых сред

, Int.J. Тепломассообмен 37 (17) (1994)

2751 ± 2759.

[21] C.T. Сюй, П. Ченг, К.В. Вонг, Модель с сосредоточенными параметрами

для застойной теплопроводности пространственно

периодических пористых сред, ASME J. Heat Transfer 117

(1995) 264-269.

[22] С. Уитакер, Метод усреднения объема, Kluwer

Academic Publishers, Boston, 1999.

[23] П. Ченг, C.T. Hsu, Теплопроводность, in: D.B. Ingham, I.

Pop (ред.), Явления переноса в пористой среде,

Pergamon Press, Великобритания, 1998, стр. 57-76.

[24] C.T. Хсу, Теплопроводность в пористой среде, в: К. Вафай

(ред.), Справочник по пористым средам, Марсель Деккер, Нью-

Йорк, 2000, стр. 171 ± 200.

[25] W.J. Mantle, W.S. Чанг, Эффективная теплопроводность

спеченных металлических материалов, AIAA J. Thermophys. Тепло

Передача 5 (1991) 545 ± 549.

[26] G.N. Дульнев, Б. Муратова, Теплопроводность черных систем

®, Журн.Англ. Phys. 14 (1968) 29 ± 35.

[27] E.G. Александр, Взаимосвязь между структурой и свойством при нагревании

трубные капиллярные материалы, канд. Диссертация, штат Северная Каролина

Университет, Роли, Северная Каролина, 1972 г.

[28] J.C.Y. Кох, А. Фортини, Прогнозирование теплопроводности

и удельного электрического сопротивления пористых металлических материалов, Int. J.

Тепломассообмен 6 (1973) 2013-2021 гг.

[29] M.G. Семена, В. Зарипов, Влияние диаметра и длины

на материальную теплопередачу металлических фитилей

труб, Теплеонэнергетика, 24 (1977) 82-84.

[30] Я. Янушевский, М.И. Хохар, А. Majumdar, Thermal

Проводимость некоторых пористых металлов, Lett. Тепловая масса

Передача 4 (1977) 417 ± 423.

[31] В.В. Калмиди, Р.Л. Махаджан, Эффективная тепловая проводимость высокопористых металлических пен, ASME J. Heat

Transfer 121 (1999) 466 ± 471.

1030 A. Bhattacharya et al. / International Journal of Heat and Mass Transfer 45 (2002) 1017 ± 1031

О настройке электрического и теплового переноса в термоэлектриках: комплексная теория и экспериментальная перспектива

  • 1

    Goldsmid, H.J. Введение в термоэлектричество (Springer, 2010).

    Google Scholar

  • 2

    Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы и термоэлектрическое охлаждение , Пересмотрено и дополнено для английского издания. Перевод с русского А. Гельбтуха (Информационный поиск, 1957).

    Google Scholar

  • 3

    Снайдер Г. Дж. И Тоберер Э. С. Сложные термоэлектрические материалы. Nat. Матер. 7 , 105–114 (2008).

    CAS

    Google Scholar

  • 4

    Лю В., Ян X., Чен Г. и Рен З. Последние достижения в области термоэлектрических нанокомпозитов. Nano Energy 1 , 42–56 (2012).

    CAS

    Google Scholar

  • 5

    Хикс, Л. и Дрессельхаус, М. Влияние структур с квантовыми ямами на термоэлектрическую добротность. Phys. Ред. B 47 , 12727 (1993).

    CAS

    Google Scholar

  • 6

    Hicks, L. D., Harman, T. C., Sun, X. & Dresselhaus, M. S. Экспериментальное исследование влияния структур с квантовыми ямами на термоэлектрическую добротность. Phys. Ред. B 53 , 10493–10496 (1996).

    Google Scholar

  • 7

    Минних, А. Дж., Дрессельхаус, М.С., Рен, З. Ф. и Чен, Г. Объемные наноструктурированные термоэлектрические материалы: текущие исследования и перспективы на будущее. Energy Environ. Sci. 2 , 466–479 (2009).

    CAS

    Google Scholar

  • 8

    Хереманс, Дж. П., Дрессельхаус, М. С., Белл, Л. Э. и Морелли, Д. Т. Когда термоэлектрики достигли наномасштаба. Nat. Nanotechnol. 8 , 471–473 (2013).

    CAS

    Google Scholar

  • 9

    Slack, G.A. в CRC Handbook of Thermoelectrics (ed Rowe D. M.) Ch. 9 (CRC Press, 1995).

    Google Scholar

  • 10

    Chen, Y. L. et al. Экспериментальная реализация трехмерного топологического изолятора Bi2Te3. Наука 325 , 178–181 (2009).

    CAS

    Google Scholar

  • 11

    Мэй, А. Ф., Сингх, Д. Дж. И Снайдер, Г.J. Влияние зонной структуры на большие термоэлектрические характеристики теллурида лантана. Phys. Ред. B 79 , 153101 (2009).

    Google Scholar

  • 12

    Мэдсен, Г. К. Х. и Сингх, Д. Дж. Болц ТраП. Код для расчета величин, зависящих от ленточной структуры. Comput. Phys. Commun. 175 , 67–71 (2006).

    CAS

    Google Scholar

  • 13

    Пей, Ю.З., Ван, Х. и Снайдер, Г. Дж. Ленточная инженерия термоэлектрических материалов. Adv. Матер. 24 , 6125–6135 (2012).

    CAS

    Google Scholar

  • 14

    Liu, W. et al. Конвергенция зон проводимости как средство повышения термоэлектрических характеристик твердых растворов Mg2Si1-xSnx n-типа. Phys. Rev. Lett. 108 , 166601 (2012).

    Google Scholar

  • 15

    Bahk, J.Х., Биан З. X. и Шакури А. Моделирование переноса электронов и фильтрация энергии для эффективных термоэлектрических твердых растворов Mg2Si1-xSnx. Phys. Ред. B 89 , 075204 (2014).

    Google Scholar

  • 16

    Чен, С.Ю., Гонг, Х.Г., Уолш, А. и Вей, С.Х. Электронная структура и стабильность четвертичных халькогенидных полупроводников, полученных в результате катионного перекрестного замещения соединений II-VI и I-III-VI2. Phys. Ред. B 79 , 165211 (2009).

    Google Scholar

  • 17

    Zhang, J. W. et al. Высокоэффективные псевдокубические термоэлектрические материалы из некубических соединений халькопирита. Adv. Матер. 26 , 3848–3853 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • 18

    Zeier, W. G. et al. Сходимость полос в некубических соединениях халькопирита Cu2MGeSe4. J. Mater. Chem. С 2 , 10189–10194 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • 19

    Сингх Д. Дж. Термоэдс PbTe, зависящий от допинга, из расчетов переноса Больцмана. Phys. Ред. B 81 , 1

    (2010).

    Google Scholar

  • 20

    Чен Х., Паркер Д. и Сингх Д. Дж. Важность непараболических зонных эффектов в термоэлектрических свойствах полупроводников. Sci. Отчет 3 , 3168 (2013).

    Google Scholar

  • 21

    Таубер Р. Н., Махонис А. А. и Кадофф И. Б. Тепловые и оптические энергетические щели в PbTe. J. Appl. Phys. 37 , 4855 (1966).

    CAS

    Google Scholar

  • 22

    Pei, Y.Z. et al. Сходимость электронных зон для объемных термоэлектриков с высокими рабочими характеристиками. Nature 473 , 66–69 (2011).

    CAS

    Google Scholar

  • 23

    Чжу, Х., Сан, У. Х., Армиенто, Р., Лазич, П. и Седер, Г. Разработка зонной структуры с помощью орбитального взаимодействия для повышения коэффициента термоэлектрической мощности. Заявл. Phys. Lett. 104 , 082107 (2014).

    Google Scholar

  • 24

    Скелтон, Дж. М., Паркер, С. К., Того, А., Танака, И. и Уолш, А. Теплофизика халькогенидов свинца PbS, PbSe и PbTe из первых принципов. Phys. Ред. B 89 , 205203 (2014).

    Google Scholar

  • 25

    Ким Х. и Кавиани М. Влияние теплового беспорядка на высокую добротность PbTe. Phys. Ред. B 86 , 045213 (2012).

    Google Scholar

  • 26

    Гиббс, З. М. и др. Температурная зависимость запрещенной зоны в PbX (X = S, Se, Te). Заявл. Phys. Lett. 103 , 262109 (2013).

    Google Scholar

  • 27

    Wu, D. et al. Причина высоких характеристик термоэлектрических материалов на основе GeTe при легировании Bi2Te3. J. Am. Chem. Soc. 136 , 11412–11419 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • 28

    Пей, Й. З., Ван, Х., Гиббс, З. М., ЛаЛонд, А. Д. и Снайдер, Г. Дж. Повышение термоэдс в сплавах Pb1-xMnxTe и его влияние на термоэлектрическую эффективность. NPG Asia Mater. 4 , e28 (2012).

    Google Scholar

  • 29

    Zhao, L.D. et al. Общемасштабные иерархические термоэлектрики: MgTe в PbTe способствует сходимости валентных зон и подавляет биполярный перенос тепла для достижения высоких характеристик. Energy Environ. Sci. 6 , 3346–3355 (2013).

    CAS

    Google Scholar

  • 30

    Чжао, Л.Д., Дравид В. П. и Канатзидис М. Г. Паноскопический подход к высокоэффективным термоэлектрикам. Energy Environ. Sci. 7 , 251–268 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • 31

    Zhao, L. D. et al. Высокие термоэлектрические характеристики благодаря иерархическим композиционным легированным наноструктурам. J. Am. Chem. Soc. 135 , 7364–7370 (2013).

    CAS

    Google Scholar

  • 32

    Баник, А., Шеной, США, Ананд, С., Вагмаре, У. В. и Бисвас, К. Легирование магния в SnTe способствует сходимости валентных зон и оптимизирует термоэлектрические свойства. Chem. Матер. 27 , 581–587 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 33

    Lusakowski, A., Boguslawski, P. & Radzynski, T. Расчетная электронная структура Pb1-xMnxTe (0 & lt; = x & lt; 11%): роль максимумов валентных зон L и сигма. Phys.Ред. B 83 , 115206 (2011).

    Google Scholar

  • 34

    Тан, X.J., Шао, Х.З., Ху, Т.К., Лю, Г.К. и Рен, С.Ф. Теоретическое понимание зонной инженерии халькогенидов свинца, легированных марганцем, PbX (X = Te, Se, S). J. Phys. Конденс. Дело 27 , 095501 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 35

    Heremans, J. P., Wiendlocha, B.И Чамуар А. М. Резонансные уровни в объемных термоэлектрических полупроводниках. Energy Environ. Sci 5 , 5510–5530 (2012).

    CAS

    Google Scholar

  • 36

    Виндлоча, Б. Поверхность Ферми и электронная дисперсия PbTe, легированного резонансной примесью Tl, из расчетов KKR-CPA. Phys. Ред. B 88 , 205205 ​​(2013).

    Google Scholar

  • 37

    Тан, Г.J. et al. Совместное легирование SnTe: улучшение термоэлектрических характеристик за счет синергии резонансных уровней и конвергенции полос. J. Am. Chem. Soc. 137 , 5100–5112 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 38

    Heremans, J. P. et al. Повышение термоэлектрической эффективности в PbTe за счет искажения плотности электронных состояний. Наука 321 , 554–557 (2008).

    CAS

    Google Scholar

  • 39

    Сюн, К.и другие. Поведение примесей группы IIIA в PbTe: значение для повышения термоэлектрической эффективности. J. Phys. D Прил. Phys. 43 , 405403 (2010).

    Google Scholar

  • 40

    Яворски, К. М., Кульбачинский, В., Хереманс, Дж. П. Резонансный уровень, образованный оловом в Bi2Te3, и увеличение термоэлектрической мощности при комнатной температуре. Phys. Ред. B 80 , 233201 (2009).

    Google Scholar

  • 41

    Лан, Дж.L. et al. Повышенные термоэлектрические свойства керамики BiCuSeO, легированной свинцом. Adv. Матер. 25 , 5086–5090 (2013).

    CAS

    Google Scholar

  • 42

    Cui, J. L., Li, Y. P., Du, Z. L., Meng, Q. S. & Zhou, H. Перспективные дефектные термоэлектрические полупроводники Cu1-xGaSbxTe2 (x = 0-0,1) со структурой халькопирита. J. Mater. Chem. А 1 , 677–683 (2013).

    CAS

    Google Scholar

  • 43

    Цю, П.Ф., Янг, Дж., Хуанг, X. Y., Чен, X. Х. и Чен, Л. Д. Влияние антиструктурных дефектов на зонную структуру и термоэлектрические характеристики сплавов ZrNiSn полу-Гейслера. Заявл. Phys. Lett. 96 , 152105 (2010).

    Google Scholar

  • 44

    Wu, L. et al. Двумерные термоэлектрики со спин-расщепленными полосами Рашбы в объемном BiTeI. Phys. Ред. B 90 , 202115 (2014).

    Google Scholar

  • 45

    Putley, E.H. Эффект Холла и связанные с ним явления (Баттервортс, 1960).

    Google Scholar

  • 46

    Yang, J. et al. Повышение коэффициента мощности в скуттерудитах р-типа с легкой валентной зоной. Заявл. Phys. Lett. 101 , 022101 (2012).

    Google Scholar

  • 47

    Fu, C.G., Zhu, T.J., Liu, Y.T., Xie, H.H. и Zhao, X.B. Конструирование лент для высокоэффективных термоэлектрических материалов на основе FeNbSb p-типа с добротностью zT & gt; 1. Energy Environ. Sci. 8 , 216–220 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 48

    Пей, Ю. З., ЛаЛонд, А. Д., Ван, Х. и Снайдер, Г. Дж. Низкая эффективная масса, приводящая к высоким термоэлектрическим характеристикам. Energy Environ. Sci. 5 , 7963–7969 (2012).

    CAS

    Google Scholar

  • 49

    Lee, D. S. et al. Плотность эффективной массы состояния и связанные с ней свойства переноса заряда в BiCuOSe, легированном K. Заявл. Phys. Lett. 103 , 232110 (2013).

    Google Scholar

  • 50

    Dyck, J. S. et al. Термоэлектрические свойства наполненного скуттерудита n-типа Ba0.3Co4Sb12, легированного Ni. J. Appl. Phys. 91 , 3698–3705 (2002).

    CAS

    Google Scholar

  • 51

    Дайк, Дж. С., Чен, В., Янг, Дж. Х., Мейснер, Г. П. и Ухер, К.Влияние Ni на транспортные и магнитные свойства Co1-xNixSb3. Phys. Ред. B 65 , 115204 (2002).

    Google Scholar

  • 52

    Li, X. Y. et al. Термоэлектрические свойства CoSb3, легированного Te, методом искрового плазменного спекания. J. Appl. Phys. 98 , 083702 (2005).

    Google Scholar

  • 53

    Wang, S. et al. Об усилении рассеяния на примесях носителей заряда для улучшения термоэлектрических характеристик CeyCo4Sb12, легированного хромом. Adv. Функц. Матер. 25 , 6660–6670 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 54

    Shi, X. et al. О создании высокоэффективных термоэлектрических клатратов путем систематической перекрестной замены каркасных элементов. Adv. Funct. Матер. 20 , 755–763 (2010).

    CAS

    Google Scholar

  • 55

    Suh, J. et al. Одновременное повышение электропроводности и термоэдс Bi2Te3 за счет многофункциональности собственных дефектов. Adv. Матер. 27 , 3681–3686 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 56

    Фалеев С.В., Леонард Ф. Теория улучшения термоэлектрических свойств материалов с нановключениями. Phys. Ред. B 77 , 214304 (2008).

    Google Scholar

  • 57

    Мартин, Дж., Ван, Л., Чен, Л. и Нолас, Г. С. Повышенный коэффициент Зеебека за счет рассеяния через энергетический барьер в нанокомпозитах PbTe. Phys. Ред. B 79 , 115311 (2009).

    Google Scholar

  • 58

    Zeng, G.H. et al. Поперечный коэффициент Зеебека сверхрешеток ErAs: InGaAs / InGaAlAs. J. Appl. Phys. 101 , 034502 (2007).

    Google Scholar

  • 59

    Шакури А. Последние достижения в области термоэлектрической физики полупроводников и материалов. Annu.Rev. Mater. Res. 41 , 399–431 (2011).

    CAS

    Google Scholar

  • 60

    Маконго, Дж. П. А. и др. Одновременное значительное увеличение термоЭДС и электропроводности объемных наноструктурированных сплавов полугейслера. J. Am. Chem. Soc. 133 , 18843–18852 (2011).

    CAS

    Google Scholar

  • 61

    Liu, Y. et al. Значительное увеличение термоЭДС и подвижности носителей в объемных полупроводниках, созданных с использованием квантовых точек. J. Am. Chem. Soc. 135 , 7486–7495 (2013).

    CAS

    Google Scholar

  • 62

    Ю. Б. и др. Повышение термоэлектрических свойств путем модуляционного легирования нанокомпозитов кремний-германиевого сплава. Nano Lett. 12 , 2077–2082 (2012).

    CAS

    Google Scholar

  • 63

    Xu, Y., Gan, Z. X. & Zhang, S. C. Повышенные термоэлектрические характеристики и аномальные эффекты Зеебека в топологических изоляторах. Phys. Rev. Lett. 112 , 226801 (2014).

    Google Scholar

  • 64

    Ши, Х., Паркер, Д., Ду, М.-Х. И Сингх, Д. Дж. Соединение термоэлектрических характеристик и поведения топологического изолятора: Bi2Te3 и Bi2Te2Se из первых принципов. Phys. Rev. Appl. 3 , 014004 (2015).

    Google Scholar

  • 65

    Софо, Дж. О. и Махан, Г.D. Электронная структура CoSb3: узкозонный полупроводник. Phys. Ред. B 58 , 15620–15623 (1998).

    CAS

    Google Scholar

  • 66

    Мэй, З. Г., Янг, Дж., Пей, Ю. З., Чжан, В. и Чен, Л. Д. Скуттерудиты CoSb3, наполненные щелочными металлами, как термоэлектрические материалы: теоретическое исследование. Phys. Ред. B 77 , 045202 (2008).

    Google Scholar

  • 67

    Ян Дж., Си, Л., Чжан, В., Чен, Л. Д., Янг, Дж. Электротранспортные свойства наполненных скуттерудитов CoSb3: теоретическое исследование. J. Electron. Матер. 38 , 1397–1401 (2009).

    CAS

    Google Scholar

  • 68

    Bai, S.Q. et al. Повышенные термоэлектрические характеристики двухэлементных скуттерудитов BaxCeyCo4Sb12. Acta Mater. 57 , 3135–3139 (2009).

    CAS

    Google Scholar

  • 69

    Ши, Х.и другие. Многонаполненные скуттерудиты: высокая термоэлектрическая добротность за счет раздельной оптимизации электрического и теплового переноса. J. Am. Chem. Soc. 133 , 7837–7846 (2011).

    CAS

    Google Scholar

  • 70

    Yang, J. et al. Тенденции электротранспорта скуттерудитов p-типа RFe4Sb12 (R = Na, K, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Pr, Yb) на основе расчетов из первых принципов и теории переноса Больцмана. Phys.Ред. B 84 , 235205 (2011).

    Google Scholar

  • 71

    Xi, L. et al. Химическая связь, проводящая сеть и термоэлектрические характеристики тройных полупроводников Cu2SnX3 (X = Se, S) из первых принципов. Phys. Ред. B 86 , 155201 (2012).

    Google Scholar

  • 72

    Ши, X., Си, Л., Фань, Дж., Чжан, В. и Чен, Л.Сетка связей Cu-Se и термоэлектрические соединения со сложной алмазоподобной структурой. Chem. Матер. 22 , 6029–6031 (2010).

    CAS

    Google Scholar

  • 73

    Li, W. et al. Наночастицы Cu2HgSnSe4: синтез и термоэлектрические свойства. CrystEngComm 15 , 8966–8971 (2013).

    CAS

    Google Scholar

  • 74

    Ван Б.и другие. Гетеровалентное замещение для улучшения электропроводности в серии Cu2CdSn1-xGaxSe4 для высоких термоэлектрических характеристик. Sci. Реп. 5 , 9365 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 75

    Aydemir, U. et al. Термоэлектрическое усиление в BaGa2Sb2 легированием цинком. Chem. Матер. 27 , 1622–1630 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 76

    He, H., Стеарретт Р., Новак Э. Р. и Бобев С. BaGa2Pn2 (Pn = P, As): новые полупроводниковые фосфиды и арсениды со слоистой структурой. Неорган. Chem. 49 , 7935–7940 (2010).

    CAS

    Google Scholar

  • 77

    Toberer, ES, May, AF, Melot, BC, Flage-Larsen, E. & Snyder, GJ Электронная структура и перенос в термоэлектрических соединениях AZn (2) Sb (2) (A = Sr, Ca, Yb , Евросоюз). Dalton Trans. 39 , 1046–1054 (2010).

    CAS

    Google Scholar

  • 78

    Ван, X.-J. и другие. Синтез и высокая термоэлектрическая эффективность фазы Zintl YbCd2-xZnxSb2. Заявл. Phys. Lett. 94 , 0

    (2009).

    Google Scholar

  • 79

    Тандон, Н., Альбрехт, Дж. Д. и Рам-Мохан, Л. Р. Электрон-фононное взаимодействие и связанные скорости рассеяния в алмазе. Diamond Relat.Матер. 56 , 1–5 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 80

    Ляо, Б., Чжоу, Дж., Цю, Б., Дрессельхаус, М. С. и Чен, Г. Изучение электрон-фононного взаимодействия в фосфорене из первых принципов. Phys. Ред. B 91 , 235419 (2015).

    Google Scholar

  • 81

    Хереманс, Дж. П., Траш, К. М. и Морелли, Д. Т. Повышение термоЭДС в наноструктурах теллурида свинца. Phys. Ред. B 70 , 115334 (2004).

    Google Scholar

  • 82

    Sun, P. J. et al. Большой эффект Зеебека с помощью инженерии зарядовой мобильности. Nat. Commun. 6 , 7475 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 83

    Абелес Б. Теплопроводность германия в интервале температур 300-1080 ° К. J. Phys. Chem. Твердые вещества 8 , 340–343 (1959).

    CAS

    Google Scholar

  • 84

    Kettel, F. Die Wärmeleitfähigkeit von Germanium bei hohen temperaturen. J. Phys. Chem. Solids 10 , 52–58 (1959).

    CAS

    Google Scholar

  • 85

    Wang, S. et al. Биполярная теплопроводность, ограничивающая проводимость в полупроводниках. Sci. Отчет 5 , 10136 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 86

    Зиман Дж.М. Электроны и фононы; Теория явлений переноса в твердых телах (Clarendon Press, 1960).

    Google Scholar

  • 87

    Янг Дж. В Теплопроводность: теория, свойства и применение , изд. Тритт Т. М. гл. 1.1 , 1–20 (Kluwer Academic / Plenum Publishers, 2004).

    Google Scholar

  • 88

    Тоберер, Э.С., Зевалкинк, А.И Снайдер, Г. Дж. Фононная инженерия через кристаллохимию. J. Mater. Chem. 21 , 15843–15852 (2011).

    CAS

    Google Scholar

  • 89

    Нолас, Г. С., Шарп, Дж. И Голдсмид, Х. Дж. Термоэлектрики: основные принципы и разработки новых материалов (Springer, 2001).

    Google Scholar

  • 90

    Ху, Л. П., Чжу, Т. Дж., Лю, Х.Х. и Чжао, X. Б. Конструирование точечных дефектов в высокоэффективных термоэлектрических материалах на основе теллурида висмута. Adv. Funct. Матер. 24 , 5211–5218 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • 91

    Петерсен, А., Бхаттачарья, С., Тритт, Т. М. и Пун, С. Дж. Критический анализ решеточной теплопроводности сплавов полу-Гейслера с использованием вариаций модели Каллавея. J. Appl. Phys. 117 , 035706 (2015).

    Google Scholar

  • 92

    Янг Дж., Мейснер Г. П. и Чен Л. Влияние флуктуаций поля деформации на теплопроводность решетки термоэлектрических соединений на основе ZrNiSn. Заявл. Phys. Lett. 85 , 1140–1142 (2004).

    CAS

    Google Scholar

  • 93

    Yan, X. et al. Более сильное рассеяние фононов за счет больших различий в атомной массе и размере в полугейслерах p-типа Hf1-xTixCoSb0.8Sn0.2. Energy Environ. Sci. 5 , 7543–7548 (2012).

    CAS

    Google Scholar

  • 94

    Ван, Х., ЛаЛонд, А. Д., Пей, Ю. З. и Снайдер, Г. Дж. Критерии полезного беспорядка в термоэлектрических твердых растворах. Adv. Funct. Матер. 23 , 1586–1596 (2013).

    CAS

    Google Scholar

  • 95

    Ван, Х., Ван, Дж.Л., Цао, X. Л. и Снайдер, Г. Дж. Термоэлектрические сплавы между PbSe и PbS с эффективным снижением теплопроводности и высокой добротностью. J. Mater. Chem. А 2 , 3169–3174 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • 96

    Морелли Д. Т., Слэк Г. А. в Материалы с высокой теплопроводностью (редакторы Шинде С. Л. и Гоэла Дж. С.) Гл. 2 , 37–68 (Springer, 2006).

    Google Scholar

  • 97

    Линдси, Л., Broido, D. A. & Reinecke, T. L. Ab initio тепловой перенос в полупроводниках. Phys. Ред. B 87 , 165201 (2013).

    Google Scholar

  • 98

    An, J. M., Subedi, A. & Singh, D. J. Ab initio фононные дисперсии для PbTe. Solid State Commun. 148 , 417–419 (2008).

    CAS

    Google Scholar

  • 99

    Чжан, Ю., Ке, X. З., Чен, К. Ф., Янг, Дж. И Кент, П. Р. С. Термодинамические свойства PbTe, PbSe и PbS: исследование из первых принципов. Phys. Ред. B 80 , 024304 (2009).

    Google Scholar

  • 100

    Чжан Ю., Ке Х., Кент П. Р., Янг Дж. И Чен К. Аномальная динамика решетки вблизи сегнетоэлектрической неустойчивости в PbTe. Phys. Rev. Lett. 107 , 175503 (2011).

    Google Scholar

  • 101

    Тиан, З.и другие. Фононная проводимость в PbSe, PbTe и PbTe1-xSex из расчетов из первых принципов. Phys. Ред. B 85 , 184303 (2012).

    Google Scholar

  • 102

    Lee, S. et al. Резонансное соединение приводит к низкой теплопроводности решетки. Nat. Commun. 5 , 4525 (2014).

    Google Scholar

  • 103

    Li, C. et al. Гигантский фононный ангармонизм, управляемый орбитой, в SnSe. Nat. Phys. 11 , 1063 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 104

    Zhao, L. D. et al. Сверхнизкая теплопроводность и высокая термоэлектрическая добротность кристаллов SnSe. Природа 508 , 373–377 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • 105

    Каррет, Дж., Минго, Н. и Куртароло, С. Низкая теплопроводность и трехосная фононная анизотропия SnSe. Заявл. Phys. Lett. 105 , 101907 (2014).

    Google Scholar

  • 106

    Ромеро, А. Х., Гросс, Э. К. У., Верстраете, М. Дж. И Хеллман, О. Теплопроводность в PbTe из первых принципов. Phys. Ред. B 91 , 214310 (2015).

    Google Scholar

  • 107

    Li, C. W. et al. Собственная энергия фононов и происхождение аномальных спектров рассеяния нейтронов в термоэлектриках SnTe и PbTe. Phys. Rev. Lett. 112 , 175501 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • 108

    Хеллман О. и Бройдо Д. А. Тепловой перенос фононов в Bi2Te3 из первых принципов. Phys. Ред. B 90 , 134309 (2014).

    Google Scholar

  • 109

    Biswas, K. et al. Высокопроизводительные объемные термоэлектрики с масштабной иерархической архитектурой. Природа 489 , 414–418 (2012).

    CAS

    Google Scholar

  • 110

    Ян, Дж., Ип, Х.-Л. И Джен, А. К. Я. Рациональный дизайн современных термоэлектрических материалов. Adv. Energy Mater. 3 , 565 (2013).

    Google Scholar

  • 111

    Гуо Р., Ван Х. и Хуанг Б. Теплопроводность скуттерудита CoSb3 из первых принципов: эффекты замещения и наноинженерии. Sci. Отчет 5 , 7806 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 112

    Катчо Н.А., Минго Н. и Бройдо Д.А. Решеточная теплопроводность сплавов (Bi1-xSbx) (2) Te-3 с внедренными наночастицами. Phys. Ред. B 85 , 115208 (2012).

    Google Scholar

  • 113

    Ян Р. и Чен Г. Моделирование теплопроводности периодических двумерных нанокомпозитов. Phys. Ред. B 69 , 1

  • (2004).

    Google Scholar

  • 114

    Ян Р. Г., Чен Г. и Дрессельхаус М. С. Теплопроводность простых и трубчатых композитов на основе нанопроволок в продольном направлении. Phys. Ред. B 72 , 125418 (2005).

    Google Scholar

  • 115

    Дженг, М.С., Ян, Р.Г., Сонг, Д. и Чен, Г.Моделирование теплопроводности и переноса фононов в композитах из наночастиц с использованием моделирования Монте-Карло. J. Теплопередача 130 , 042410 (2008).

    Google Scholar

  • 116

    Минго, Н., Хаузер, Д., Кобаяши, Н. П., Плиссонье, М., Шакури, А. Подход «наночастиц в сплаве» к эффективным термоэлектрикам: силициды в SiGe. Nano Lett. 9 , 711–715 (2009).

    CAS

    Google Scholar

  • 117

    Гарг, Дж.И Чен, Г. Минимальная теплопроводность в сверхрешетках: формализм из первых принципов. Phys. Ред. B 87 , 140302 (R) (2013).

    Google Scholar

  • 118

    Zhang, H. & Minnich, A.J. Наилучшее распределение наночастиц по размерам для минимальной теплопроводности. Sci. Реп. 5 , 8995 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 119

    Чан, М.K. Y. et al. Расширение кластера и оптимизация теплопроводности в нанопроволоках SiGe. Phys. Ред. B 81 , 174303 (2010).

    Google Scholar

  • 120

    Minnich, A. J. et al. Моделирование термоэлектрических нанокомпозитов SiGe. Phys. Ред. B 80 , 155327 (2009).

    Google Scholar

  • 121

    Wei, J. et al. Теоретическое исследование термоэлектрических свойств нанотрубок SiGe. RSC Adv. 4 , 53037–53043 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • 122

    Фидлер Г. и Крацер П. Теоретическое предсказание улучшенной добротности в сверхрешетках квантовых точек Si / Ge. New J. Phys. 15 , 125010 (2013).

    Google Scholar

  • 123

    Jeitschko, W. & Braun, D. LaFe4P12 с заполненной структурой типа CoAs3 и изотипическими полифосфидами лантаноидов переходных металлов. Acta Crystallographica Section B 33 , 3401–3406 (1977).

    Google Scholar

  • 124

    Sales, B.C., Mandrus, D. & Williams, R.K. Заполненные антимониды скуттерудита: новый класс термоэлектрических материалов. Science 272 , 1325–1328 (1996).

    CAS

    Google Scholar

  • 125

    Продажи, Б. К., Мандрус, Д., Чакумакос, Б.К., Кеппенс В. и Томпсон Дж. Р. Заполненные антимониды скуттерудита: электронные кристаллы и фононные стекла. Phys. Ред. B 56 , 15081–15089 (1997).

    CAS

    Google Scholar

  • 126

    Chen, B. X. et al. Низкотемпературные транспортные свойства наполненных скуттерудитов CeFe4-xCoxSb12. Phys. Ред. B 55 , 1476–1480 (1997).

    CAS

    Google Scholar

  • 127

    Нолас, Г.С., Кон, Дж. Л., Слак, Г. А. Влияние частичного заполнения пустот на решеточную теплопроводность скуддерудитов. Phys. Ред. B 58 , 164–170 (1998).

    CAS

    Google Scholar

  • 128

    Поль Р. О. Теплопроводность и фононное резонансное рассеяние. Phys. Rev. Lett. 8 , 481 (1962).

    CAS

    Google Scholar

  • 129

    Пуйе, М.и другие. Низкотемпературные термические свойства частично наполненных кальциевых скуттерудитов n-типа. J. Phys. Конденс. Matter 18 , 11301–11308 (2006).

    CAS

    Google Scholar

  • 130

    Yang, J. et al. Влияние Sn, замещающего Sb, на низкотемпературные транспортные свойства наполненных иттербием скуттерудитов. Phys. Ред. B 67 , 165207 (2003).

    Google Scholar

  • 131

    Ян Дж., Zhang, W., Bai, S.Q., Mei, Z. & Chen, L.D. Двухчастотное резонансное рассеяние фононов в BaxRyCo4Sb12 (R = La, Ce и Sr). Заявл. Phys. Lett. 90 , 1

    (2007).

    Google Scholar

  • 132

    Shi, X. et al. Низкая теплопроводность и высокая термоэлектрическая добротность в двухнаполненных скуттерудитах n-типа BaxYbyCo4Sb12. Заявл. Phys. Lett. 92 , 182101 (2008).

    Google Scholar

  • 133

    Бай, С.К., Ши, X. и Чен, Л.Д. Тепловой перенос решетки в скуттерудитах с двойным заполнением BaxREyCo4Sb12 (RE = Ce, Yb и Eu). Заявл. Phys. Lett. 96 , 202102 (2010).

    Google Scholar

  • 134

    Лю Р. и др. Скуттерудиты p-типа RxMyFe3CoSb12 (R, M = Ba, Ce, Nd и Yb): эффективность двойного заполнения для снижения теплопроводности решетки. Интерметаллиды 19 , 1747–1751 (2011).

    CAS

    Google Scholar

  • 135

    Koza, M. M. et al. Нарушение парадигмы фононного стекла в скуттерудитах Fe (4) Sb (12), наполненных La и Ce. Nat. Матер. 7 , 805–810 (2008).

    CAS

    Google Scholar

  • 136

    Christensen, M. et al. Исключение пересечения мод дремоты в термоэлектрических материалах. Nat. Матер. 7 , 811–815 (2008).

    CAS

    Google Scholar

  • 137

    Зебарджади, М., Эсфарджани, К., Янг, Дж. А., Рен, З. Ф. и Чен, Г. Влияние массы и связки наполнителя на теплопроводность полностью заполненных скуттерудитов. Phys. Ред. B 82 , 1

    (2010).

    Google Scholar

  • 138

    Koza, M. M. et al. Дисперсия низкоэнергетических фононов в LaFe4Sb12. Phys. Ред.В 91 , 014305 (2015).

    Google Scholar

  • 139

    Thompson, D. R. et al. Скуттерудиты с наполнителем p-типа без редкоземельных элементов: механизмы низкой теплопроводности и влияние отношения Fe / Co на зонную структуру и перенос заряда. Acta Mater. 92 , 152–162 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 140

    Li, W. & Mingo, N.Теплопроводность полностью заполненных скуттерудитов: роль наполнителя. Phys. Ред. B 89 , 184304 (2014).

    Google Scholar

  • 141

    Li, W. & Mingo, N. Сверхнизкая решеточная теплопроводность полностью заполненного скуттерудита YbFe4Sb12 из-за плоских режимов заполнения с избеганием пересечения. Phys. Ред. B 91 , 144304 (2015).

    Google Scholar

  • 142

    Авила, М.A. et al. Ba (8) Ga (16) Sn (30) с клатратной структурой типа I: резкое подавление теплопроводности. Заявл. Phys. Lett. 92 , 041901 (2008).

    Google Scholar

  • 143

    Такабатаке, Т., Суекуни, К. и Накаяма, Т. Термоэлектрические клатраты электронного кристалла фононного стекла: эксперименты и теория. Обзоры современной физики 86 , 669–716 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • 144

    Накаяма, Т.И Канешита, Э. Значение дребезжания вне центра для появления низколежащих ТГц режимов в клатратах типа I. Журнал Физического общества Японии 80 , 104604 (2011).

    Google Scholar

  • 145

    Voneshen, D. J. et al. Подавление теплопроводности дребезжащими модами в термоэлектрическом кобальтате натрия. Nat. Матер. 12 , 1027–1031 (2013).

    Google Scholar

  • 146

    Qiu, W., Wu, L., Ke, X., Yang, J. & Zhang, W. Разнообразная динамика решетки в тройных соединениях Cu-Sb-Se. Sci. Реп. 5 , 13643 (2015).

    Google Scholar

  • 147

    Qiu, W. J. et al. Частично-кристаллическое частично-жидкое состояние и дребезжащее тепловое демпфирование в материалах с иерархией химических связей. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки 111 , 15031–15035 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • 148

    Скоуг, Э. Дж. И Морелли, Д. Т. Роль электронов с неподеленной парой электронов в создании минимальной теплопроводности в халькогенидных соединениях группы азота. Phys. Rev. Lett. 107 , 235901 (2011).

    Google Scholar

  • 149

    Zhang, Y. S. et al. Описание из первых принципов аномально низкой решеточной теплопроводности в термоэлектрических тройных полупроводниках Cu-Sb-Se. Phys. Ред. B 85 , 054306 (2012).

    Google Scholar

  • 150

    Лю, Х. Л. и др. Жидкоподобные термоэлектрики с ионами меди. Nat. Матер. 11 , 422–425 (2012).

    Google Scholar

  • 151

    Kim, H. et al. Сверхнизкая теплопроводность b-Cu2Se за счет атомарной текучести и искажения структуры. Acta Mater. 86 , 247–253 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 152

    Dennler, G. et al. Действительно ли бинарные сульфиды / селениды меди являются новыми и многообещающими термоэлектрическими материалами? Adv. Energy Mater. 4 , 1301581 (2014).

    Google Scholar

  • 153

    Каллавей Дж. Модель решеточной теплопроводности при низких температурах. Physical Review 113 , 1046–1051 (1959).

    CAS

    Google Scholar

  • 154

    Asen-Palmer, M. et al. Теплопроводность кристаллов германия различного изотопного состава. Phys. Ред. B 56 , 9431–9447 (1997).

    CAS

    Google Scholar

  • 155

    Морелли Д. Т., Хереманс Дж. П. и Слэк Г. А. Оценка изотопного эффекта на решеточную теплопроводность полупроводников IV и III-V групп. Phys. Ред. B 66 , 1

  • (2002).

    Google Scholar

  • 156

    Уорд, А., Бройдо, Д. А., Стюарт, Д. А., Дейнзер, Г. Ab initio теория решеточной теплопроводности в алмазе. Phys. Ред. B 80 , 754 (2009).

    Google Scholar

  • 157

    Liao, B. L. et al. Значительное уменьшение решеточной теплопроводности за счет электрон-фононного взаимодействия в кремнии с высокими концентрациями носителей: исследование из первых принципов. Phys. Rev. Lett. 114 , 115901 (2015).

    Google Scholar

  • 158

    Вининг, К. Б. Модель высокотемпературных транспортных свойств сильно легированных кремний-германиевых сплавов n-типа. J. Appl. Phys. 69 , 331–341 (1991).

    CAS

    Google Scholar

  • 159

    Ши, Х., Пей, Й., Снайдер, Дж. Дж. И Чен, Л. Оптимизированные термоэлектрические свойства Mo3Sb7-xTex со значительным рассеянием фононов на электронах. Energy Environ. Sci. 4 , 4086–4095 (2011).

    CAS

    Google Scholar

  • 160

    Poudel, B. et al. Высокие термоэлектрические характеристики массивных сплавов наноструктурированного теллурида сурьмы висмута. Наука 320 , 634–638 (2008).

    CAS

    Google Scholar

  • 161

    Xie, W. et al. Выявление конкретных наноструктур, ответственных за высокие термоэлектрические характеристики нанокомпозитов (Bi, Sb) 2Te3. Nano Lett. 10 , 3283–3289 (2010).

    CAS

    Google Scholar

  • 162

    Kim, S. I. et al. Плотные массивы дислокаций, внедренные в границы зерен для высокоэффективных объемных термоэлектриков. Наука 348 , 109–114 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 163

    Hsu, K. F. et al. Кубический AgPbmSbTe2 + m: объемные термоэлектрические материалы с высокой добротностью. Наука 303 , 818–821 (2004).

    CAS

    Google Scholar

  • 164

    Джоши Г. и др. Повышенная термоэлектрическая добротность в объемных сплавах кремния и германия p-типа с наноструктурой. Nano Lett. 8 , 4670–4674 (2008).

    CAS

    Google Scholar

  • 165

    Wang, X. et al. Повышенная термоэлектрическая эффективность в массивном сплаве кремния и германия n-типа n-типа. Заявл. Phys. Lett. 93 , 1

    (2008).

    Google Scholar

  • 166

    Снайдер Г. Дж., Кристенсен М., Нишибори Э., Кайлат Т. и Иверсен Б. Б. Неупорядоченный цинк в Zn4Sb3 с термоэлектрическими свойствами фононного стекла и электронного кристалла. Nat. Матер. 3 , 458–463 (2004).

    CAS

    Google Scholar

  • 167

    Райи, Дж.-S. и другие. Искажение Пайерлса как путь к высоким термоэлектрическим характеристикам кристаллов In4Se3-дельта. Nature 459 , 965–968 (2009).

    CAS

    Google Scholar

  • 168

    Chen, L. et al. Аномальная доля заполнения барием и термоэлектрические характеристики типа n BayCo4Sb12. J. Appl. Phys. 90 , 1864 (2001).

    CAS

    Google Scholar

  • 169

    Рогль, Г.и другие. Скуттерудиты n-типа (R, Ba, Yb) yCo4Sb12 (R = Sr, La, Mm, DD, SrMm, SrDD), приближающиеся к ZT≈2.0. Acta Mater. 63 , 30–43 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • 170

    Мартин Дж., Ван Х. и Нолас Г. С. Оптимизация термоэлектрических свойств Ba8Ga16Ge30. Заявл. Phys. Lett. 92 , 222110 (2008).

    Google Scholar

  • 171

    Ван, Л., Chen, L.-D., Chen, X.-H. И Чжан, W.-B. Синтез и термоэлектрические свойства клатратов Sr8Ga16-xGe30-y n-типа с различным соотношением Ga / Ge. J. Phys. Прил. Phys. 42 , 045113 (2009).

    Google Scholar

  • 172

    Фудзита, И., Кишимото, К., Сато, М., Анно, Х. и Коянаги, Т. Термоэлектрические свойства спеченных клатратных соединений Sr8GaxGe46-x с различными концентрациями носителей. J. Appl.Phys. 99 , 0 (2006).

    Google Scholar

  • 173

    Shen, Q. et al. Влияние частичного замещения Ni на Pd на термоэлектрические свойства полугейслеровских соединений на основе ZrNiSn. Заявл. Phys. Lett. 79 , 4165–4167 (2001).

    CAS

    Google Scholar

  • 174

    Fu, C. et al. Реализация высокой добротности в термоэлектрических материалах полугейслера p-типа с тяжелой зоной. Nat. Commun. 6 , 8144 (2015).

    Google Scholar

  • 175

    Shi, X. Y., Xi, L. L., Fan, J., Zhang, W. Q. & Chen, L. D. Сетка связей Cu-Se и термоэлектрические соединения со сложной алмазоподобной структурой. Chem. Матер. 22 , 6029–6031 (2010).

    CAS

    Google Scholar

  • 176

    Лю Р. и др. Тройное соединение CuInTe2: перспективный термоэлектрический материал с алмазоподобной структурой. Chemical Communications 48 , 3818–3820 (2012).

    CAS

    Google Scholar

  • 177

    Plirdpring, T. et al. Халькопирит CuGaTe2: высокоэффективный объемный термоэлектрический материал. Adv. Матер. 24 , 3622–3626 (2012).

    CAS

    Google Scholar

  • 178

    Лю, Х. Л. и др. Сверхвысокие термоэлектрические характеристики при критическом рассеянии электронов и фононов в Cu2Se1-xIx. Adv. Матер. 25 , 6607–6612 (2013).

    CAS

    Google Scholar

  • 179

    He, Y. et al. Высокие термоэлектрические характеристики в нетоксичном сульфиде меди с большим содержанием земли. Adv. Матер. 26 , 3974–3978 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • 180

    He, Y. et al. Сверхвысокие термоэлектрические характеристики мозаичных кристаллов. Adv.Матер. 27 , 3639–3644 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 181

    Венкатасубраманян, Р., Сиивола, Э., Колпиттс, Т. и О’Квинн, Б. Тонкопленочные термоэлектрические устройства с высокими показателями качества при комнатной температуре. Nature 413 , 597–602 (2001).

    CAS

    Google Scholar

  • 182

    Biswas, K. et al. Напряженные эндотаксиальные наноструктуры с высокой термоэлектрической добротностью. Nat. Chem. 3 , 160–166 (2011).

    CAS

    Google Scholar

  • 183

    Ши, X., Чжан, В., Чен, Л. Д. и Ян, Дж. Предел доли заполнения собственных пустот в кристаллах: легирование в скуттерудитах. Phys. Rev. Lett. 95 , 185503 (2005).

    CAS

    Google Scholar

  • 184

    Си, Л., Ян, Дж., Чжан, В., Чен, Л. и Ян, Дж.Аномальное двухэлементное заполнение частично заполненных скуттерудитов. J. Am. Chem. Soc. 131 , 5560–5563 (2009).

    CAS

    Google Scholar

  • 185

    Xi, L. et al. Систематическое изучение многоэлементного заполнения каркасного скуттерудита CoSb3. Chem. Матер. 22 , 2384–2394 (2010).

    CAS

    Google Scholar

  • 186

    Чжан, В.и другие. Предсказание сверхвысокой доли заполнения для K в CoSb3. Заявл. Phys. Lett. 89 , 112105 (2006).

    Google Scholar

  • 187

    He, Y., Zhang, T., Shi, X., Wei, S.-H. И Чен Л. Высокие термоэлектрические характеристики теллурида меди. NPG Asia Mater. 7 , e210 (2015).

    CAS

    Google Scholar

  • 188

    Нильсен, М.Д., Озолинс, В. и Хереманс, Дж. П. Электроны с неподеленной парой электронов минимизируют теплопроводность решетки. Energy Environ. Sci. 6 , 570–578 (2013).

    CAS

    Google Scholar

  • 189

    Yang, J. et al. Оценка соединений полугейслера как термоэлектрических материалов на основе рассчитанных электротранспортных свойств. Adv. Funct. Матер. 18 , 2880–2888 (2008).

    CAS

    Google Scholar

  • 190

    Каррет, Дж., Ли, В., Минго, Н., Ван, С. и Куртароло, С. Обнаружение полупроводников полупроводников Гейслера с беспрецедентно низкой теплопроводностью с помощью высокопроизводительного моделирования материалов. Phys. Ред. X 4 , 011019 (2014).

    Google Scholar

  • 191

    Каррет, Дж., Минго, Н., Ван, С. и Куртароло, С. Нанозернистые полупроводники полу-Гейслера как усовершенствованные термоэлектрики: ab initio высокопроизводительное статистическое исследование. Adv.Funct. Матер. 24 , 7427–7432 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • 192

    Yan, J. et al. Дескрипторы материалов для прогнозирования термоэлектрических характеристик. Energy Environ. Sci. 8 , 983–994 (2015).

    Google Scholar

  • 193

    Funahashi, R. et al. Высокопроизводительное экранирование термоэлектрических оксидов и модулей генерации энергии, состоящих из оксидных пар. Meas Sci Technol 16 , 70–80 (2005).

    CAS

    Google Scholar

  • 194

    Su, X. L. et al. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез сложных термоэлектриков и новый критерий горения. Nat. Commun. 5 , 4908 (2014).

    CAS

    Google Scholar

  • утеплитель твердоэластичный огнезащитный марки ППУ-ЭР

      Листы пенополиуритана долгое время по праву считаются одними из самых популярных строительных материалов.Огромное разнообразие использования этого уникального материала позволяет использовать его не только в качестве утеплителя при строительстве зданий, но и при производстве тканей и мебели.

      Характеристики:

      Пенополиуретан — это синтетический пенопласт в форме прямоугольного листа, который имеет разную толщину и прост в использовании. По сути, пенополиуретан можно охарактеризовать как разновидность пластика. PPU был изобретен еще в 1937 году немецкими учеными под руководством химика Отто Байера.В то время этот материал еще не был так популярен, но было ясно, что он обладает уникальными свойствами и его ожидает множество возможностей для дальнейшего использования в производстве.

      В наши дни очень популярна полиуретановая пена. Изготовление ППУ — задача посильная. Сделать это на стройплощадке несложно, нужно лишь соблюдать требуемые пропорции специальных ингредиентов. Швы производятся путем заливки компонентов нефтехимической обработки в специальную форму. После тщательного перемешивания смесь с помощью пресса распределяется по подготовленным формам, где материал затвердевает и приобретает необходимые форму и размеры.

      По своей структуре материал оказывается пористым, с наличием ячеек, заполненных газообразным веществом. Размер ячеек влияет на плотность материала.

      По типу жесткости различают несколько типов листов пенополиуретана:

      • стандартное исполнение;
      • твердый материал;
      • пенополиуретан высокой жесткости;
      • высокоэластичный;
      • эластичный огнестойкий.

      Жесткая эластичная огнезащитная изоляция марки ППУ-ЭР обладает высокими теплоизоляционными свойствами.Его технические характеристики делают материал незаменимым при обустройстве зданий и промышленных предприятий. Этот материал используется в очень ответственных производственных областях, таких как автомобильная и авиационная промышленность.

      Жесткий пенополиуретановый лист хорошо зарекомендовал себя для утепления стен. Этот материал изготавливается в виде плит и обладает шумоподавляющими свойствами. Монтаж стен в здании осуществляется как снаружи, так и изнутри.Жесткий пенополиуретан отлично подходит для изоляции трубопроводов. Часто используются специальные формы, прикрепляемые к трубам с помощью хомутов или проволоки, что, в свою очередь, помогает удерживать тепло и защищает их от повреждений и низких температур воздуха.

      Плюсы и минусы

      Пенополиуретан — это современный строительный материал, обладающий прочной структурой и теплоизоляционными свойствами. Область применения пенополиуретана довольно разнообразна и включает многие отрасли, такие как строительство, авиация, автомобилестроение, производство игрушек и мягкой мебели.

      Из основных положительных сторон материала можно выделить следующие:

      • материал не вызывает аллергических реакций;
      • не образует грибка и плесени;
      • устойчивы к перепадам температур;
      • проста в использовании;
      • широкий спектр деятельности;
      • высокие показатели звукоизоляции.

      ППУ для мебельного производства не является благоприятной средой обитания для насекомых. А также его главным преимуществом является возможность принимать различные необходимые формы, что немаловажно при изготовлении обивки для мебели, сидений и матрасов.

      Несмотря на значительные достоинства, пенополиуретан имеет и отрицательные стороны.

      • Негативное влияние УФ-излучения способствует быстрому износу. В качестве защиты можно использовать штукатурку или краску.
      • Пенополиуретан — огнестойкий материал. Высокая температура не приведет к возгоранию, но изоляция может начать тлеть. Этот процесс можно остановить, когда материал остынет. Поэтому там, где поверхность может начать нагреваться, от использования пенополиуретана лучше отказаться.

      Технические характеристики

      В качестве утеплителя пенополиуретан имеет значительное превосходство над другими строительными материалами. Обычно в строительстве используется жесткий пенополиуретан, который обладает прекрасными энергосберегающими качествами в виде высокой плотности до 70 кг / м3 и низкой теплопроводности от 0,02 до 0,03 Вт / м.

      В целом жесткий пенополиуретан характеризуется следующими характеристиками:

      • низкая водопроницаемость;
      • высокая прочность;
      • различные способы изготовления материала;
      • большой диапазон рабочих температур;
      • устойчивость к атмосферным осадкам, химическим элементам, радиации и коррозии.

      В целом пенополиуретан — это современный строительный материал, который широко используется в различных отраслях промышленности, включая строительство, мебельную и швейную промышленность.

      Этот универсальный пенополимер устойчив к влаге и температуре. Пенополиуретан долговечен в эксплуатации и соответствует высоким санитарно-гигиеническим нормам, что делает его безопасным для здоровья и жизни человека.

      Подробнее о преимуществах пенополиуретана вы узнаете из следующего видео.

      ПЧЕЛ НИЖЕГОРОДЕЦ: ОТ ППУ, ОТЗЫВЫ ПЧЕЛОВОДОВ — ДОМ

      Нижегородетский улей — современный вид пчелиных улей.Для их изготовления не используется традиционная древесина. Улей изготовлен из пенополиуретана. Конструкция — легкая, прочная, теплая и стойкая к гниению. T

      Содержимое:

      Нижегородецкие ульи — современный тип пчеловодства. Для их изготовления не используется традиционная древесина. Ульи изготовлены из пенополиуретана. Конструкция легкая, прочная, теплая и устойчивая к гниению.

      Особенности ульев Нижегородец

      Особенность современного домика для пчел в том, что нижегородский улей сделан из пенополиуретана.Модель превзошла финский BiBox по своим характеристикам, а также польский дизайн Томаса Лайсона. Ульи созданы нижегородскими мастерами. Отсюда и произошло название.

      Нижегородец выполнен в виде традиционного вертикального улья. В зависимости от габаритов в корпусе помещаются 6, 10 и 12 рам моделей Дадановской (435×300 мм) или Рутовской (435×230 мм). Шестибалочные ульи существуют с 2016 года. Помимо стационарных рам Даданова и Рутково, корпуса Нижегородца могут использоваться с полурамами размером 435х145 мм.Такая конструкция называется магазином или пристройкой.

      Важный! В продажу Нижегородец поступает в виде конструкции из неразъемных кожухов. Улей продается в двух вариантах: крашеный и неокрашенный.

      Нижегородские ульи отлиты в специальные матрицы, которые придают изделию желаемую форму. Торцы гильз и магазинов снабжены соединительным замком складывающегося типа. Соединение неплотное, имеет небольшой горизонтальный зазор около 1 мм, за счет чего упрощается разделение элементов.Дно улья прикрыто стальной сеткой. Для его утепления предусмотрен вкладыш из поликарбоната. Крыша оборудована вентиляционными отверстиями. Интенсивность воздухообмена регулируется заглушками.

      Сверху Нижегородец не имеет летки. Лоток заменен на толстую полиэтиленовую пленку. Полотно полностью закрывает соты, не оставляя ни малейшего зазора для вентиляции. Нижегородец оборудован потолочным питателем. Внутреннее пространство для рам увеличено на 50 мм.Снаружи в корпусах есть углубления, которые служат ручками. В углах ульев есть технические зазоры, упрощающие разделение корпусов путем поддевания стамеской.

      Из каких материалов

      Нижегородский улей изготавливается из пенополиуретана — пенополиуритана. Материал устойчив к влаге, используется в строительстве для теплоизоляции. Пенополиуретан имеет следующие характеристики:

      • плотность варьируется от 30 до 150 кг / м 3 ;
      • теплопроводность 1 см пенополиуретана эквивалентна 12 см дерева;
      • Срок службы изделий из ППУ составляет до 25 лет;
      • материал отводит влагу, обеспечивает отличную звукоизоляцию внутри улья;
      • пчелы и грызуны не едят пенополиуретан;
      • Благодаря отсутствию токсичных выделений пенополиуретан безвреден для пчел, человека и продуктов пчеловодства.

      Ульи из пенополиуретана Нижегородец не боятся воздействия самых агрессивных химикатов.

      Важно! Недопустимо поражение улья из ППУ открытым огнем.

      Преимущества ульев ППУ Нижегородец

      Учитывая хорошие характеристики ППУ, можно выделить основные преимущества ульев из этого материала:

      • внутри улья теплый и благоприятный микроклимат зимой;
      • за счет высокой звукоизоляции сохраняется спокойствие пчелиных семей;
      • по сравнению с деревом пенополиуретан не гниет и не меняет своих характеристик под воздействием влаги;
      • Нижегородец легкий, корпус легко перенести на другое место;
      • ульи просты в эксплуатации, устойчивы к механическим воздействиям, грызунам;
      • при соблюдении условий эксплуатации, по отзывам, ульи Нижегородец из пенополиуретана могут прослужить не менее 5 лет;
      • благодаря гладким и водонепроницаемым стенкам внутри улья дезинфицировать удобно;
      • Благодаря хорошей теплоотдаче Нижегородец обходится без дополнительных обогревающих матов, являющихся источником скопления болезнетворных микроорганизмов.

      Безопасность ульев Нижегородец подтверждается тем, что на заводе материал изготовления проходит испытания на токсичность службами СЭС. Домик из пенополиуретана полностью безопасен для пчел, чего нельзя гарантировать с деревянным аналогом, где после самостоятельной обработки могут остаться вредные бактерии.

      Недостатки ульев от ППУ Нижегородец

      По отзывам, улей ППУ Нижегородец имеет ряд недостатков. Чаще всего они связаны с неправильным использованием.Выделены следующие недостатки:

      1. Несмотря на длительный срок службы, ульи ППУ рекомендуется менять каждые 5 лет.
      2. Самозатухание и негорючесть пенополиуретана — рекламный миф. Пенополиуретан боится возгорания. При высоких температурах материал начинает плавиться.
      3. ППУ разрушается УФ-лучами. Ульи следует спрятать в тени или покрасить толстым слоем краски, цвет которой отражает солнечные лучи.
      4. Покупать Нижегородец нужно только у производителя.Сомнительные фирмы отливают ульи из дешевого пенополиуретана, обладающего высокой токсичностью. Поддельный домик навредит пчелам, испортит мед.
      5. ППУ не пропускает воздух. Внутри улья создается эффект термоса. При плохой вентиляции повышается влажность, пчелы заболевают, продуктивность семьи снижается.

      По мнению пчеловодов, нижегородецкие ульи иногда меняют вкус меда, кроме того, может появиться посторонний осадок. Негативные последствия возникают при нарушении правил содержания пчел, а также при использовании несертифицированной продукции.

      Особенности содержания пчел в ульях Нижегородец

      По отзывам Нижегородецкий улей мало чем отличается в обслуживании. Однако существует ряд нюансов, и они связаны с особенностью пенополиуретана. В первую очередь возникает проблема с конденсацией. Влага удаляется через летку и отверстие в дне. Обязательно обеспечьте круглосуточный воздухообмен.

      Технология содержания пчел в Нижегородце имеет следующие особенности:

      1. На зиму гнезда не накрывают подушкой.ППУ хорошо сохраняет тепло, кроме того, утеплитель усиливается за счет питателя потолка.
      2. Вставка из поликарбоната используется для закрытия дна весной во время яйцекладки. В остальное время года вставка не нужна. Через сетку обеспечивается воздухообмен и отвод конденсата.
      3. Ульи на зиму в Омшаник не завозят. В противном случае крышку необходимо оборудовать вентиляционными вставками, оставив открытым сетчатое дно.
      4. Во время яйцекладки весной наблюдают за поведением пчел.Откачка из летки свидетельствует о повышенной влажности. Для увеличения воздухообмена окно сетчатого дна Нижегородца приоткрывается за счет удлинения вкладыша.
      5. Во время транспортировки ульев вентиляционные отверстия закрываются заглушками.
      6. Внутри Нижегородца образуется замкнутое пространство. Осенью происходит накопление углекислого газа. Это положительно сказывается на матке. Кладка яиц своевременно прекращается, пчелы переходят в стадию затишья.
      7. Зимой ставят пристройку для кормов.Если ульи остаются в поле, потребление корма увеличивается, так как дно сетки остается открытым. В аналогичных условиях наблюдается меньший расход корма в деревянных ульях с массивным дном.
      8. Во время зимовки на улице Нижегородец поднимается на высокие трибуны. Конденсат, стекающий через дно сетки, замерзнет в блоке под домом.

      Ульи PPU пригодятся, если вы знаете, как с ними правильно обращаться. Пчеловоды советуют покупать под пасеку 1-2 домика Нижегородца.При удачном эксперименте большую часть деревянных ульев можно заменить пенополиуретановыми аналогами.

      Заключение

      Нижегородецкие ульи не следует покупать начинающим пчеловодам. Во-первых, нужно в совершенстве знать технологию разведения пчел, их слабые и сильные стороны, причем лучше делать это с деревянными домиками. С появлением опыта пасеку можно расширить, добавив ульи из пенополиуретана.

      Обзоры

      .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *