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同样是真空绝热,M-VIP与MLI有何不同?从技术原理到工程应用价值(上)

在工业高温、深冷储运及新能源设备中,绝热方案不仅影响能源损耗,还关系到设备空间、安装效率与长期维护成本。

同样采用真空绝热技术,高真空多层绝热(MLI)与赛特新材金属真空绝热板(M-VIP)却有着不同的技术路径。

两者究竟有什么区别?又该如何根据实际工况选择更适合的绝热方案? 本文将从技术原理、关键性能及实际应用价值展开对比。

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为什么要比较这两种技术

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图1:热量传递的三条途径

热量只有三条传递途径:固体导热、气体导热与对流、热辐射。高性能绝热的本质,就是把这三条路同时“堵”住。真空几乎可以彻底消除后两者中的气体部分,因此“真空绝热”长期是超低热漏方案的核心。

多层绝热(Multi-Layer Insulation,MLI)与真空绝热板(Vacuum Insulation Panel,VIP)都属于真空绝热家族,但工程思路截然不同:前者是在真空环境中放置一叠反射屏;后者则是把真空做成一块可以搬走的板。赛特新材金属真空绝热板(M-VIP)又用不锈钢薄膜替代了传统的铝塑复合膜,将适用温区拓展到了 -196℃~800℃。

图2:金属真空绝热板(M-VIP)

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两种技术的工作原理

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图3:MLI 与 M-VIP 的结构示意

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MLI:用“反射屏”逐层打折辐射热

MLI 由多层低发射率的反射屏(如镀铝聚酯膜、金属箔)和低导热的间隔物(如玻纤纸、涤纶网)交替叠成,通常有数十层,置于高真空夹层中。真空去除了气体导热与对流,反射屏则把辐射换热逐层“打折”;

在理想情况下,N 层反射屏可将辐射热流降至原来的约 1/(N+1)。它的全部性能建立在一个前提上:夹层必须长期保持高真空(常见要求在 10-3 Pa 量级或更低),这个真空由外部的夹套容器和抽气、吸附系统提供。

02

M-VIP:把真空“封进板里”

M-VIP 采用不锈钢薄膜作为阻隔外壳,内部填充耐高温无机芯材,经抽真空后焊接封装;封边宽度为 5–15 mm,漏率 <10-10 Pa·m3/s。芯材的微细孔隙让固体导热路径曲折、并对红外辐射形成遮蔽,板内真空则消除了气体导热。由于真空由板自身携带,整块板可以像一块“超薄保温板”一样直接粘贴、嵌装或包覆在设备上。

图4:M-VIP 的关键结构:焊接封口、金属阻隔膜、真空环境和芯材

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M-VIP:把真空“封进板里”

金属壳体既是 M-VIP 气密性好、耐穿刺的原因,也意味着板的平面方向导热较好。传统观点常把这视为“边缘热桥”的缺点。

赛特新材把它转化为设计特点:垂直于板面方向,芯材与真空负责隔热;平行于板面方向,金属箔可把热量导向边缘,再通过高导热散热片连接至散热系统,形成“散热—隔热—散热”的结构。

图5:“散热—隔热—散热”结构示意

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关键性能对比

SUPERTECH

图6:M-VIP(金属真空绝热板)支持异形定制

维度

M-VIP(金属真空绝热板)

MLI(高真空多层绝热)

真空来源

自带真空:板内抽真空并焊封,不依赖外部容器

依赖外部真空:需夹套容器、抽气与吸附系统长期维持高真空

理想工况下的导热水平

25℃:≤2 mW/(m·K);

-170℃均温:0.6 mW/(m·K)(检测报告)

更低:高真空、低温边界下表观值常在 0.05~0.2 mW/(m·K) 量级(文献典型值)

常压环境中使用

可直接使用

不能单独使用:暴露于常压气体后性能可恶化一到两个数量级

使用温区

-196℃~800℃(最低温度可以根据介质运行工况做出调整)

取决于膜材:聚酯镀铝膜多用于常温至深冷;聚酰亚胺或全金属反射屏可到数百℃

机械强度

可承压:抗压强度(形变<10%)≤0.5 MPa(厂家参数),可作为带载保温层

几乎无承载能力:受压后层密度改变,性能下降

防火与耐穿刺

A级不燃;不锈钢壳体耐穿刺

常用聚合物膜,可燃性与耐温取决于材料;膜层较薄,易损伤

厚度(同等热阻)

薄:2–40 mm 板厚,空间效率高

需要一定的夹层厚度来容纳数十层与间隔物

重量

面密度 2–5 kg/m2(10 mm 厚)

更轻:通常不足 1 kg/m2

安装与结构

成品板直接贴装;板与板之间有拼缝

需现场逐层包裹、缝合,对工艺与洁净度要求高;贯穿件处理复杂

主要失效风险

封装失效、漏率累积使板内压力上升

真空破坏、层间压紧、接缝与贯穿件造成的性能衰减

成熟度与典型应用

新能源电池、储能、建筑、工业窑炉、蒸烤箱等、LNG储罐、LNG运输船及深冷储罐和管道等

航天与深冷领域长期验证:卫星、低温储罐、超导磁体、杜瓦

说明:M-VIP 数据来自福建赛特新材产品资料和检测报告;MLI 及常规材料数据为公开文献中的典型量级,实际值与层数、层密度、边界温度、安装质量和压力密切相关,工程设计应以计算与试验为准。

04

从技术选择到实际应用,让绝热价值真正落地

SUPERTECH

图7:M-VIP(金属真空绝热板)支持异形定制

无论是高真空多层绝热(MLI),还是金属真空绝热板(M-VIP),技术选择的关键都在于能否匹配实际工况与设备需求。

对于设备制造商而言,优质的绝热方案不仅要实现高效隔热,更要兼顾空间利用、安装效率、运行稳定性与长期成本。

作为新一代极温新材料,赛特新材金属真空绝热板(M-VIP)通过独立真空封装、超薄结构与模块化设计,为不同温度环境下的设备提供更加灵活的绝热选择。

图8:赛特新材产业园

赛特新材将持续推进真空绝热技术创新,让材料性能转化为客户看得见、用得上的实际价值,助力设备实现更高效、更可靠的运行。

参考文献

[1] 20111533-T-469,深冷容器用高真空多层绝热材料[S].

[2] 福建赛特新材股份有限公司金属真空绝热板相关资料和检测报告

文稿指导 | Try everything;

编辑 | Jis;

监制 | Rona;

编委 | 赛特内容审核组;

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