חומרי בידוד

ניתן לסווג חומרים חומרי בידוד או מוליכים, תלוי אם הם מוליכים חשמל בקלות. סיווג זה תלוי עד כמה האלקטרונים קרובים זה לזה במבנה שלהם, שכן זוהי אינדיקציה לאנרגיה הנדרשת כדי לגרום להם לנוע (כלומר להוליך חשמל) בתוך החומר. ההבחנה הזו שימושית עד נקודה מסוימת. לדוגמה, סיליקה ממוזגת היא מבודד מסיבי פי 10 טריליון מנחושת, כך שלעתים קרובות מתייחסים לשניהם כמבודדים ומוליכים מצוינים, בהתאמה. מתכות ומים לא מזוקקים נחשבים מוליכים טובים, בעוד שפלסטיק וזכוכית הם מבודדים טובים.

במאמר זה אנו מספרים לכם את כל מה שאתם צריכים לדעת על חומרי בידוד, המאפיינים והשימושיות שלהם.

תכונות עיקריות

מים טהורים מבחינה כימית הם חומר מבודד. בטבע, לעומת זאת, הוא קיים בתמיסות של חומרים אחרים שיש להם יונים במבנה שלהם עם דרגות יחסיות של חופש תנועה. במקרה זה, פתרונות אלה הם מוליכים חשמליים טובים מאוד.

אסטרטגיות למניעת תאונות הנגרמות מהצטברות אלקטרוסטטית כוללות הגדלת מוליכות פני השטח על ידי הגדלת הלחות היחסית. הרבה פעמים, למטרה זו מותקנות מערכות לחות ומשולבות ביחידות מיזוג אוויר. אוויר לח מוליך חשמל ומונע טעינת משטח.

בניגוד למה שנהוג לחשוב, מבודדים תרמיים אינם בדיוק ההפך ממוליכים תרמיים. נכון שלמוליכים תרמיים יש פחות התנגדות להעברת חום, אבל אפשר לומר שלכל החומרים (גם אם הם מעטים) הם מוליכים תרמיים. כולל בידוד תרמי.

למעשה, כמעט כל חפץ או חומר שמחומם יתחמם. ההבדל הוא שהתנגדות מסוימת ארוכה הרבה יותר לפני ששינוי הטמפרטורה הזה מתרחש. זה מאפשר חומרים מסוימים לשמש כבידוד. הם חומרים בעלי עמידות בחום מספקת לשימוש המיועד שלהם. לָכֵן, אחד המבודדים התרמיים הטובים ביותר הוא הוואקום עצמו, כי אין מה לחמם.

ניתן להשתמש בבידוד תרמי לאינספור מטרות, כגון כיסוי תא מטוסים או חיזוק אזורים סגורים המוקפים בטמפרטורות גבוהות. חלק מחומרי הבידוד הספציפיים שיש להם תוקף משפטי הם פוליסטירן מורחב, צמר מינרלי (צמר סלעים), לוח קפוק, קלקר שחול, קצף פוליאוריטן או פקק מורחב.

מאפיינים של חומרי בידוד

אמנם ברור שביצועי חומרי הבידוד משתנים עם כל יום שעובר, אך ישנו "קטלוג סטנדרטי" שכולם צריכים להיות מודעים אליו, לאור קלות הגישה והשימושיות שלו עבור פרויקטים של שיקום חשמל. הבנת היכולות שלו וכיצד היא פועלת דורשת שלושה גורמים: מוליכות תרמית, התנגדות תרמית והעברת תרמית.

על פי תהליך הייצור, החומרים מובחנים ומאורגנים ב:

• חומרים ממקור אורגני סינתטי: לדוגמה, כל החומרים המופקים מחומרי גלם כגון נפט. הם נמצאים בפלסטיק.
• חומרים ממקור אנאורגני: חומרים אלו אינם נגזרים מתאי צמחים או בעלי חיים, ואינם קשורים לתחום הפחמן (למשל, שמיכות צמר זכוכית).
• חומרים ממקור טבעי אורגני: חומרים שמקורם בתרכובות של בעלי חיים או צמחיים (לדוגמה, סיבי המפ)

דוגמאות לחומרי בידוד

בואו נראה מהן הדוגמאות הידועות ביותר לחומרי בידוד:

• עץ: מוליך עקב נוכחות של מלח ולחות. הוא משמש לעתים קרובות עבור מבנים ומוטות שונים.
• סיליקט: חומר מבודד, נמצא בעיקר במבודדים. זה יכול להיות סיליקט אלומיניום (בפורצלן קשיח) או סיליקט מגנזיום (בטלק או פורסטריט). במקרה הראשון זה מהווה תמיכה טובה למוליך החימום.
• חימר מורחב. הוא עשוי מחימר טבעי ומשמש כאגרגט לטיט ובטון, משפר את כושר הבידוד של מגזרי בנייה שונים.
• קרמיקה אוקסיד. לבידוד מצתים, או לשימוש בטמפרטורות גבוהות.
• זכוכית. בידוד מתח קצר ובינוני, ללא ספיגת לחות אך קל לחבלות.
• פְּקָק: משקל נמוך וחומר בצפיפות נמוכה, המאפשר להניח מספר שכבות, להגביר את היעילות של הפקק. זה גם מבודד מאוד עמיד למים.
• מַחַק. הגמישות של הגומי מעניקה לו את הכוח שלו, שכן בדרך כלל הוא יכול לעמוד בעיוותים רבים מבלי להישבר ולחזור לצורתו המקורית. גומי קצף הוא גם חומר מבודד ויכול לשמש גם כחומר אטום לרעש.
• קֵרָמִיקָה. זהו מבודד טוב עם ספיגת לחות נמוכה ועמידות בפני פגיעות גבוהה. הוא משמש לעתים קרובות בתעשיית החשמל.
• תחמוצת אלומיניום. לחלקי בידוד אש ובידוד מצתים.
• פלסטיק. זהו אחד המבודדים הטובים ביותר מכיוון שהאטימות של קשרי החלקיקים שלו הופכת את האלקטרונים לכמעט בלתי אפשרי להשתחרר.

בידוד תרמי

ראשית, אנו מגלים מבודדים סינתטיים. מדובר בחומרי RTD יעילים מאוד במחירים נמוכים יחסית. אם חומרים סינתטיים אלו משולבים עם סוגים אחרים של חומרים, הם יכולים לשמש גם כבידוד אקוסטי.

חומרי הבידוד הסינתטיים הנפוצים ביותר הם:

• גליל רפלקטיבי הם מגיעים בגלילים אחד או יותר ומורכבים מבועות פוליאתילן ושכבות נייר כסף. העובי שלו יכול להשתנות בהתאם לאקלים שבו הוא הולך להיבנות. הם מבודדים תרמיים רפלקטיביים. הם משמשים יותר כאשר האקלים מאוזן ואחיד.
• פוליסטירן מורחב (EPS). זהו חומר המספק בידוד תרמי טוב ללא עובי רב, כלומר נדרש פחות חומר. השימוש בו על הרצפה אינו מומלץ ולכן מומלץ להניח אותו על קירות מחיצה או למלא את הרווחים ביניהם.
• פוליסטירן שחול (XPS). זהו החומר המשמש ביותר לבידוד הטמפרטורה של הבית. חומר דומה מאוד לקודמו, אך עמיד בפני לחות ומשקל רב ללא עיוות. בנוסף, הוא מורכב מיריעות דקות שתופסות מעט מאוד מקום.
• פוליאורטנו. עוד אחד מחומרי הבידוד התרמי בשימוש, החשוב ביותר, ידוע היטב. זה יכול לשמש בצורה של קצף או בצורה של לוחות קשיחים. יש לו מוליכות תרמית טובה. השימוש בו נפוץ מאוד בקירות פנימיים ובתקרות מזויפות, או כקצף מותאם בתאי אוויר או סדקים שצריך למלא. החיסרון העיקרי של חומר זה הוא מיצוי של חומרים שאינם מתחדשים ולכן הגנה נמוכה מפני אש.

אני מקווה שבעזרת המידע הזה תוכלו ללמוד עוד על חומרי הבידוד השונים שקיימים ומהם המאפיינים שלהם.