استبدال العزل الرغوي في بطانات سلسلة التبريد الهوائية بألياف الأيروجيل

تعمل حشوات البوليستر التقليدية على العزل عن طريق حبس الهواء الساكن داخل مصفوفة من الألياف، إلا أن الموصلية الحرارية لألياف الحشو نفسها تحدّ من إمكانية خفض انتقال الحرارة إلى أدنى حد. تحقق رغوة البوليسترين الموسع (EPS) قيم عزل أفضل، لكنها صلبة وغير قابلة للتشكيل، ولا تتوافق مع معالجة الأقمشة غير المنسوجة بالهواء. يكمن التحدي الأساسي في الديناميكا الحرارية: لتحسين العزل، نحتاج إلى مادة ذات موصلية حرارية أقل من الهواء الساكن (0.026 واط/متر·كلفن). لعقود، كان يُعتقد أن هذا مستحيل بالنسبة لمادة حشو مرنة وقابلة للتشكيل. غيّر الهلام الهوائي هذه المعادلة. بفضل احتوائه على أكثر من 90% من حجمه المكون من جيوب هوائية محصورة نانوية (10-30 نانومتر)، يحقق الهلام الهوائي قيم موصلية حرارية تتفوق على الهواء الساكن، مما يجعله أفضل مادة عازلة حرارية معروفة في علم المواد.

على الرغم من أن هلام السيليكا الخام يتمتع بخصائص عزل استثنائية، إلا أنه هش ولا يمكن معالجته في شكله المتجانس باستخدام معدات النسيج أو الأقمشة غير المنسوجة. يتغلب منتج ShowarmX على هذه المشكلة بطحن هلام السيليكا إلى مسحوق فائق النعومة ودمجه مباشرةً في ألياف البوليستر أثناء عملية الغزل، مما ينتج عنه ألياف تحمل بنية هلام السيليكا النانوية المسامية ضمن مصفوفة بوليستر مرنة ومتينة. تحقق ألياف هلام السيليكا الناتجة من ShowarmX موصلية حرارية تتراوح بين 0.017 و0.020 واط/متر·كلفن، وهي أقل من موصلية الهواء الساكن، مع الحفاظ على توافقها التام مع خطوط إنتاج الأقمشة غير المنسوجة التي تُصنع بالهواء المضغوط. تبلغ كثافتها 0.003 غ/سم³ فقط، مما يجعل ShowarmX أحد أخف مواد الحشو العازلة المتاحة لتطبيقات الأقمشة غير المنسوجة الصناعية.

تُناقش تطبيقات الهلام الهوائي النسيجي عادةً في سياق الملابس الشتوية، حيث تعمل على منع فقدان حرارة الجسم في البيئات الباردة. ويعمل عزل سلسلة التبريد وفقًا للمبدأ الديناميكي الحراري نفسه، ولكن بشكل عكسي: فالهدف هو منع دخول الحرارة الخارجية إلى الداخل البارد، والحفاظ على بيئة باردة مستقرة لأطول فترة ممكنة. يتميز منتج ShowarmX بموصلية حرارية منخفضة للغاية (≤0.02 واط/متر·كلفن)، مما يجعله متناظرًا في كلا الاتجاهين، فهو يقاوم انتقال الحرارة بغض النظر عن الجانب الأكثر دفئًا. بالنسبة لبطانة سلسلة التبريد، يعني هذا أن طبقة رقيقة من الهلام الهوائي غير المنسوج ShowarmX يمكنها الحفاظ على درجات الحرارة الداخلية الباردة لفترة أطول من طبقة حشو البوليستر التقليدية الأكثر سمكًا، مما يقلل من حجم المواد ووزن الشحنة الإجمالي.

تتوفر ألياف ShowarmX الهوائية على شكل ألياف أساسية مجوفة المقطع (1.5D × 38 مم)، وهي المواصفات القياسية لإنتاج الأقمشة غير المنسوجة بتقنية التشكيل الهوائي. لا حاجة لتعديلات على خط الإنتاج، أو مواد كيميائية جديدة للربط، أو إعادة تجهيز المصنع. تُضيف خصائص الألياف الكارهة للماء - الموروثة من التركيب الكيميائي لسطح هلام السيليكا الهوائي - ميزة وظيفية إضافية لتطبيقات سلسلة التبريد: إذ تمنع مقاومة الرطوبة امتصاص التكثيف داخل جدار البطانة، مما قد يؤدي إلى تدهور الأداء الحراري بمرور الوقت وزيادة الوزن أثناء النقل. والنتيجة هي طبقة عازلة تحافظ على قيمة مقاومتها الحرارية بثبات طوال مدة الشحن، بغض النظر عن ظروف الرطوبة في بيئات النقل.