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7月24日14时22分 ， 搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火发射 ， 发射取得圆满成功 。 在本次发射任务中 ， 南航材料科学与技术学院超级绝热复合材料课题组陈照峰教授、杨丽霞讲师开发的航天级轻质纳米真空绝热板 ， 成功应用于我国问天实验舱低温实验保冷设备 。
▲团队历经6年 ， 经过上百次实验 ， 开发出超低导热、长寿命轻质纳米真空绝热板 。 突破了复杂真空成型和封装安装技术等瓶颈 ， 确保了真空绝热板性能长期稳定 。 图片来源于中新网 。
作为一种新型的高效绝热材料 ， 真空绝热板（Vacuum insulation panel ， VIP）具有导热系数低、体积小、质量轻、防火、环保无污染等特点 ， 导热系数低至1.5mW / (m·k) 。
与传统绝热材料相比 ， VIP板导热系数只有传统绝热材料的六分之一甚至更低 ， 其厚度也仅为普通材料的五分之一至十分之一 ， 且VIP板在生产过程中不使用消耗臭氧层物质（ODS）或者产生温室气体物质 ， 还可以回收利用 ， 兼具绿色环保和安全节能的双重优势 ， 并达到节省空间的目的 ， 是理想的保温隔热材料 ， 适用于受空间限制及保温性能要求比较高的场合 。
真空绝热板自发明以来被广泛应用于各个工业、科研领域 。 它是怎样制备的？与真空技术有哪些联系？本文一起来认识一下这位“保温隔热小能手” 。
真空绝热板的结构
VIP主要由芯材、阻隔膜、和吸气剂3部分组成 。 VIP的热量传递主要包括芯材的导热、VIP内部残留气体的导热、对流传热和辐射传热4部分组成 。
▲ VIP结构图
为了最大限度地降低这4部分热量传递 ， VIP在制作中应最大程度地优化其各构成部分的性能 ， 尤其要注意以下3个方面的问题：
■ 芯材要有较低的导热系数、一定的强度 ， 以避免抽真空时塌瘪 ， 同时还要有一定的孔隙 ， 便于形成真空 。
■ 隔气结构材料要具有良好的隔气性能和阻热性能 ， 同时还要具有一定的强度 ， 以保护芯材 。
■ 真空度的大小与VIP的热工性能息息相关 。 根据不同的芯材 ， 需要选择不同的抽真空压力 。 例如 ， 对于一般开孔型的发泡板 ， 其孔径的分布范围为0.01~0.1mm ， 为了保证好的绝热效果 ， 板内的真空压力需要维持在1~100Pa 。 而对于采用纳米孔芯材（其孔径的分布范围一般为10~100nm）的VIP ， 板内只要维持1000~2000Pa的真空压力就可达到与一般开孔型的发泡板基本相同的隔热效果 。
▲ 常见的VIP多为矩形平板VIP ， 但也有少量异形板 ， 如弧形VIP、带凹槽VIP、表面凹坑VIP和带铆钉孔VIP等 。 图中即为多种异形结构的VIP 。
真空绝热板的制备
真空绝热板的制备流程如下：
■ 将芯材固化、干燥、平整成平板 ， 再多层叠加与裁切并装入隔气隔热阻燃袋；
■ 平放于真空封装机中 ， 在袋子上压板避免封装不均匀 ， 捋平热封口上下两层膜 ， 然后放下真空室盖 ， 抽真空将盖子压实；
■ 加热热封金属条 ， 并将热传导到封口铝塑膜内层PE层 ， 保持一定时间 ， PE层熔融复合 ， 断电降温 ， 真空室缓慢放气 ， 即可制得真空绝热板产品 。
▲ VIP的制备流程
生产过程中真空度是影响熔融封装的重要因素 ， 直接影响到真空绝热板的寿命和可靠性 ， 因此在真空绝热板生产过程中 ， 保持良好的真空条件十分重要 。 真空系统排气质量关系到真空绝热板的绝热性能和使用寿命 ， 因而对排气系统要进行严格的质量管理 。 排气过程中要对真空度进行严格的监测 ， 真空计要定期校验 ， 并设质量控制点 ， 认真做好各项记录 。
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