اَبَر عایق ها در صنایع

اَبَر عایق ها در صنایع:
شاید این گونه به نظر برسد که مؤثرترین راه برای کاهش انتقال حرارت، استفاده از ماده ایست که کمترین ضریب رسانش گرمایی را دارد. چنین ماده ای می تواند اورتان (k=0.026W/m.∘C) یا فایبرگلس (k=0.035W/m.∘C) باشد.

این مواد به وفور یافت می شوند، قیمتشان پایین است و قابلیت نصب آسانی دارند. همچنین، این ضریب برای هوا نیز برابرk=0.026W/m.∘Cاست که مقدار کمتری را نسبت به ماده های دیگر نشان می دهد.

ولی نتایج استفاده از یک لایه هوای حبس شده به عنوان عایق، به اندازه ماده های دیگر با همان ضخامت، رضایت بخش نیست. دلیل اول، جریان های جابه جایی هستند که به طور طبیعی در هوا وجود دارند. علاوه بر این، شکل دیگر انتقال حرارت، یعنی تشعشع نیز اتفاق می افتد. در عمل، رسانش گرمایی هوا به فشار وابسته نیست و فقط در فشارهای خیلی زیاد و خیلی کم، تحت تأثیر آن قرار می گیرد.

بنابراین یکی از راه های کاهش رسانش گرمایی هوا و پایین آوردن نرخ انتقال حرارت از طریق آن، تخلیه هواست. در حالتی که خلأ مطلق برقرار شود، رسانش گرمایی هم به صفر می رسد. زیرا دیگر ذره ای وجود ندارد که عمل رسانش گرما را از صفحه ای به صفحه دیگر انجام دهد. ولی انجام چنین کاری نمی تواند به عنوان نهایتِ عایق کاری تلقی شود.

زیرا هدف استفاده از عایق حرارتی به حداقل رساندن انتقال حرارت کل است؛ نه فقط انتقال حرارت هدایتی. خلأ می تواند هدایت گرمایی را به صفر برساند. اما از سوی دیگر، مقاومت در برابر تشعشع نیز صفر شده است و میزان انتقال حرارت از این طریق با سایر روش ها قابل مقایسه است. به همین دلیل، ایجاد خلأ تأثیر چندانی در کاهش انتقال حرارت نخواهد داشت.

برای جلوگیری از انتقال حرارت به شیوه تشعشع بین دو صفحه، باید موانعی بین آن دو صفحه قرار داد. این موانع باید صفحاتی نازک از جنس فلز بوده و ضریب انعکاس بالایی داشته باشند. انتقال حرارت تشعشعی بین دو صفحه، با تعداد این صفحه ها نسبت معکوس دارد.

بدین منظور از ساختاری استفاده می شود که در آن، حدوداً 25 صفحه نازک از جنس آلومینیوم در هر سانتیمتر به صورت لایه لایه قرار گرفته است. این لایه ها با کمک ماده های عایق، مانند فایبرگلاس از هم جدا شده اند.

سپس برای اینکه انتقال گرما از طریق هدایت و جابه جایی به حداقل برسد، هوای موجود در فضای بین لایه ها تا فشار 0.000001atm تخلیه می شود. نتیجه این کار، یک عایق حرارتی است که رسانش گرمایی آن به کمتر از2×10−5W/m.∘C می رسد.

چنین ضریبی، هزار برابر از هوا یا هر ماده عایق دیگری کوچک تر است. این نوع عایق حرارتی که به شیوه خاصی ساخته می شود، اَبَرعایق (Super-insulator) نام دارد. ابرعایق ها در کاربردهای فضانوردی و برودتی مورد استفاده قرار می گیرند.