يمكن تصنيف المواد إلى المواد العازلة أو الموصلات ، اعتمادًا على ما إذا كانت توصل الكهرباء بسهولة. يعتمد هذا التصنيف على مدى قرب الإلكترونات من بعضها البعض في بنيتها ، لأن هذا مؤشر على الطاقة المطلوبة لجعلها تتحرك (أي توصيل الكهرباء) داخل المادة. هذا التمييز مفيد إلى حد ما. على سبيل المثال ، تعتبر السيليكا المنصهرة عازلًا أكبر بمقدار 10 تريليون مرة من النحاس ، لذلك غالبًا ما يشار إلى الاثنين على أنهما عوازل وموصلات ممتازة ، على التوالي. تعتبر المعادن والمياه غير المقطرة موصلات جيدة ، بينما يعتبر الزجاج والبلاستيك عوازل جيدة.
في هذه المقالة نخبرك بكل ما تحتاج لمعرفته حول المواد العازلة وخصائصها وفائدتها.
الملامح الرئيسية
الماء النقي كيميائيا هو مادة عازلة. ومع ذلك ، فهو موجود في الطبيعة في محاليل المواد الأخرى التي تحتوي على أيونات في بنيتها مع درجات نسبية من حرية الحركة. في هذه الحالة ، تعتبر هذه الحلول موصلات كهربائية جيدة جدًا.
تشمل استراتيجيات منع الحوادث الناجمة عن تراكم الكهرباء الساكنة زيادة التوصيل السطحي عن طريق زيادة الرطوبة النسبية. مرات كثيرة، يتم تركيب أنظمة الترطيب لهذا الغرض ويتم دمجها في وحدات تكييف الهواء. يقوم الهواء الرطب بتوصيل الكهرباء ويمنع الشحن السطحي.
خلافًا للاعتقاد الشائع ، فإن العوازل الحرارية ليست بالضبط عكس الموصلات الحرارية. صحيح أن الموصلات الحرارية لديها مقاومة أقل لانتقال الحرارة ، ولكن يمكن القول أن جميع المواد (حتى لو كانت قليلة) هم موصلات حرارية. بما في ذلك العزل الحراري.
في الواقع ، فإن أي شيء أو مادة يتم تسخينها تقريبًا ستصبح ساخنة. الفرق هو أن بعض المقاومة تكون أطول بكثير قبل أن يحدث هذا التغير في درجة الحرارة. هذا يسمح باستخدام مواد معينة كعزل. إنها مواد ذات مقاومة حرارة كافية للاستخدام المقصود. وبالتالي، أحد أفضل العوازل الحرارية هو الفراغ نفسه ، لأنه لا يوجد شيء لتسخينه.
يمكن استخدام العزل الحراري لأغراض لا حصر لها ، مثل تغطية كبائن الطائرات أو تعزيز المناطق المغلقة المحاطة بدرجات حرارة عالية. بعض المواد العازلة المحددة التي لها صلاحية قانونية هي بوليسترين ممدد ، صوف معدني (صوف صخري) ، لوح كابوك ، بوليسترين مبثوق ، رغوة البولي يوريثان أو الفلين الموسع.
خصائص المواد العازلة
في حين أنه من الواضح أن أداء مواد العزل يتغير مع مرور كل يوم ، هناك "كتالوج قياسي" يجب أن يكون الجميع على دراية به ، نظرًا لسهولة الوصول إليه وفائدته لمشاريع استعادة الطاقة. يتطلب فهم قدراتها وكيفية عملها ثلاثة عوامل: الموصلية الحرارية والمقاومة الحرارية والنفاذية الحرارية.
وفقًا لعملية التصنيع ، يتم تمييز المواد وتنظيمها في:
- مواد ذات أصل عضوي تخليقي: على سبيل المثال جميع المواد المشتقة من المواد الخام مثل البترول. توجد في البلاستيك.
- مواد ذات أصل غير عضوي: لا يتم اشتقاق هذه المواد من خلايا نباتية أو حيوانية ، ولا تتعلق بمجال الكربون (مثل بطانيات الصوف الزجاجي).
- مواد ذات أصل طبيعي عضوي: المواد المشتقة من المركبات الحيوانية أو النباتية (على سبيل المثال ، ألياف القنب)
أمثلة على المواد العازلة
دعونا نرى ما هي أفضل الأمثلة المعروفة للمواد العازلة:
- الخشب: موصل بسبب وجود الملح والرطوبة. غالبًا ما يستخدم في الهياكل والقضبان المختلفة.
- سيليكات: مادة عازلة ، توجد بشكل رئيسي في العوازل. يمكن أن يكون سيليكات الألومنيوم (في الخزف الصلب) أو سيليكات المغنيسيوم (في التلك أو فورستريت). في الحالة الأولى هو دعم جيد لموصل التسخين.
- توسيع الطين. إنه مصنوع من الطين الطبيعي ويستخدم كركام للملاط والخرسانة ، مما يحسن القدرة العازلة لقطاعات البناء المختلفة.
- سيراميك أكسيد. لعزل شمعة الإشعال ، أو للاستخدام في درجات حرارة عالية.
- زجاج. عزل الجهد القصير والمتوسط ، لا يمتص الرطوبة ولكن من السهل كدمات.
- كورك: الوزن المنخفض والمواد منخفضة الكثافة, يسمح بوضع طبقات متعددة ، مما يزيد من كفاءة الفلين. إنه أيضًا عازل مقاوم للماء جدًا.
- ممحاة. تمنحه مرونة المطاط قوته ، حيث يمكنه عمومًا تحمل العديد من التشوهات دون أن ينكسر ويعود إلى شكله الأصلي. المطاط الإسفنجي هو أيضًا مادة عازلة ويمكن استخدامه أيضًا كمواد عازلة للصوت.
- سيراميك. إنه عازل جيد مع امتصاص منخفض للرطوبة ومقاومة عالية للصدمات. غالبًا ما يستخدم في الصناعة الكهربائية.
- أكسيد الألمونيوم. للأجزاء العازلة للحريق وعزل شمعات الإشعال.
- البلاستيك. إنه أحد أفضل العوازل لأن ضيق روابطه الجزيئية يجعل من المستحيل تقريبًا على الإلكترونات أن تتحرر.
العزل الحراري
أولاً ، نكتشف العوازل الاصطناعية. هذه هي مواد RTD فعالة للغاية وبأسعار منخفضة نسبيًا. إذا تم دمج هذه المواد الاصطناعية مع أنواع أخرى من المواد ، فيمكن استخدامها أيضًا كعزل صوتي.
المواد العازلة الاصطناعية الأكثر شيوعًا هي:
- لفة عاكسة تأتي في لفة واحدة أو أكثر وتتكون من فقاعات البولي إيثيلين وطبقات رقائق معدنية. يمكن أن يختلف سمكها اعتمادًا على المناخ الذي سيتم بناؤه فيه. هم عوازل حرارية عاكسة. يتم استخدامها أكثر حيث يكون المناخ متوازنًا وموحدًا.
- البوليسترين الموسع (EPS). إنها مادة توفر عزلًا حراريًا جيدًا دون سماكة كبيرة ، أي تتطلب مواد أقل. لا ينصح باستخدامه على الأرض ، لذلك يوصى بوضعه على حوائط التقسيم أو سد الفجوات بينهما.
- البوليسترين المبثوق (XPS). إنها المادة الأكثر استخدامًا لعزل درجة حرارة المنزل. مادة مشابهة جدا للمادة السابقة لكنها مقاومة للرطوبة ووزن كبير بدون تشوه. بالإضافة إلى ذلك ، فهي مكونة من صفائح رقيقة لا تشغل مساحة كبيرة جدًا.
- البولي يوريثين. مادة أخرى من أكثر مواد العزل الحراري استخدامًا ، والأكثر أهمية ، معروفة جيدًا. يمكن استخدامه على شكل رغوة أو في شكل ألواح صلبة. الموصلية الحرارية جيدة. يعد استخدامه شائعًا جدًا في الجدران الداخلية والأسقف المستعارة ، أو كرغوة مخصصة في غرف الهواء أو الشقوق التي يجب ملؤها. العيب الرئيسي لهذه المادة هو استخراج المواد غير المتجددة وبالتالي الحماية المنخفضة من الحرائق.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن مختلف المواد العازلة الموجودة وما هي خصائصها.