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。
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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
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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。
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从技术选择到实际应用,让绝热价值真正落地
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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;
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