المواد العازلة: الخصائص والأمثلة - تقنية - 2025

و المواد العازلة هي تلك التي تقلل، مقاومة أو كليا منع مرور أي نوع من الطاقة في شكل حرارة أو الكهرباء. تعمل على حماية الكائنات الحية والغذاء والأشياء الأخرى من العناصر وظروفها ؛ مثل الطلاء البلاستيكي للكابلات وجدران أو أسقف المنازل.

من أجل أداء وظيفتها بشكل جيد ، تحتاج هذه المواد بشكل أساسي إلى موصلية حرارية منخفضة تسمح لها بتقليل انتقال الحرارة. يجب أن تتمتع أيضًا بمقاومة عالية لدرجات الحرارة العالية جدًا التي تمنعها من الذوبان.

نفاذية الهواء هي أيضًا خاصية مهمة جدًا للعوازل الحرارية. يجب أن تكون مواد حيث يمكن للهواء أن يتدفق عبر مسامها. تتمتع العوازل الحرارية الجيدة بنفاذية عالية للهواء ، لأن هذه مادة عازلة بحد ذاتها.

يجب ألا تسمح هذه النفاذية بمرور البخار أو الرطوبة ، وذلك لتجنب أو تقليل تكثيف السوائل أو تآكل المواد. أفضل العوازل الحرارية لديها نفاذية منخفضة للغاية للبخار والرطوبة.

يجب أن تكون المادة العازلة مقاومة للماء والمذيبات والمواد الكيميائية ؛ يجب أن يكون متينًا ولا يفقد كفاءته في وقت قصير. يجب أن يكون سهل التركيب وغير قابل للاشتعال ولا يمتص الروائح ولا يجذب الفطريات أو الحشرات.

أمثلة على العوازل الحرارية

1- الفيبرجلاس

إنها واحدة من أكثرها استخدامًا بسبب معاملها المنخفض للنقل الحراري والمقاومة العالية. كما تعمل على عزل التيارات الكهربائية والصوتية. وهي مصنوعة عن طريق نسج خيوط دقيقة من البوليمرات الزجاجية لتشكيل عصي أو صفائح أو ألواح.

2- الصوف المعدني

يمكن تصنيعها من صخور البازلت أو من بقايا سطح المعدن المنصهر. يتم استخدامه لمقاومته العالية للحريق ، ولكن يُنصح بدمجه مع مواد أخرى للحصول على حماية أكثر كفاءة للحرارة.

3- السليلوز

إنها واحدة من أكثر مواد العزل البيئية في السوق. وهي مصنوعة من إعادة تدوير المنتجات الورقية المختلفة.

إنها مادة يمكن ضغطها كثيرًا ، مما يقلل من وجود الأكسجين بين جزيئاتها. هذه الخاصية تجعلها ممتازة لتقليل أضرار الحريق.

4- بوليسترين

إنها مادة لدن بالحرارة خفيفة للغاية ومقاومة للماء وهي جيدة جدًا كعازل لدرجة الحرارة والصوت.

يتم استخدامه لصنع كتل أو ألواح رغوة البولي إيثيلين المقولبة. إنه قابل للاشتعال ، لذلك ينصح بتغطيته بمواد أخرى مقاومة للحريق.

5- بولي يوريثين

إنها رغوة عازلة تحتوي على غاز في خلاياها ، وهي ذات توصيل منخفض للغاية ومقاومة حرارية كبيرة. يمكن استخدامه في شكل سائل رش رغوي ، في كتل رغوية صلبة ، أو تشكيله في صفائح أو ألواح.

6- البيرلايت

إنه نوع من الصخور البركانية الخاملة يتكون أساسًا من السيليكا والألمنيوم ولكن مع بعض الشوائب التي تجعله يمتص الرطوبة.

يتم استخدامه في حبيبات صغيرة لملء الفراغات والثقوب الضيقة. إنه عازل حراري جيد ولكنه يعمل فقط إذا كان جافًا. تم تقليل استخدامه بشكل متزايد بسبب جودته السامة.

7- كورك

من المحتمل أن تكون أقدم مادة عازلة في السوق وأكثر عوازل استخدامًا في صناعة التبريد. إنه مقاوم جدًا للضغط ويصعب الاحتراق. يمكن استخدامه فقط في درجات حرارة أقل من 65 درجة مئوية ويميل إلى امتصاص الرطوبة.

8- الياف بلاستيك

وهي مصنوعة بشكل أساسي من زجاجات بلاستيكية من البولي إيثيلين معاد تدويرها. يتم نسج الألياف في شكل عصا مشابه للألياف الزجاجية.

يعمل هذا العازل مع مثبطات بحيث لا يحترق بهذه السرعة ، ولكن يمكن أن يذوب عند تعرضه للهب.

9- ايرجيل

في البداية كانت مادة مستخدمة في المشاريع الفضائية لجعل البلاط مقاومًا لحوالي 2000 درجة فهرنهايت مع القليل جدًا من نقل الحرارة.

وهي متوفرة حاليًا في السوق في أوراق مرنة تسمى Pyrogel XT. إنها واحدة من أكثر العوازل الصناعية كفاءة في العالم.

10- الفيرميكوليت

مثل البيرلايت ، فهو خطير على الصحة. يتم استخدامه في الحبيبات الصغيرة التي يتم رميها بين المواد الأخرى أو لملء الثقوب. كما تم استخدامه للخلط مع الأسمنت لإنشاء خرسانة أخف وزنا وأقل حرارة.

11- بوليزوسيانورات

تم استرداد الصورة من ArchiExpo.

وهو عبارة عن بلاستيك رغوي مقاوم للحرارة يحتوي في خلاياه على غاز منخفض الموصلية ومقاومة عالية ، وخالي من مركبات الهيدروكلوروفلوروكربون. يمكن تكييف الرغوة السائلة مع الأسطح المطلوبة.

12- قطن

كعازل ، يتم دمجه مع الألياف البلاستيكية والبورات لجعله مقاومًا للحيوانات ويؤخر التهابها.

13- صوف الحيوان

كما يتم معالجته بالبورات لمقاومة الحشرات والنار والعفن. يمكن أن تحتوي على كميات كبيرة من الماء ، ولكن التعرض المتقطع لفترات طويلة للسائل يمكن أن يذيب البورات.

14- قش

تستخدم لأكثر من 150 عامًا في شكل بالة لعزل الحظائر والمنازل عن الحرارة. كما أنها تعمل على امتصاص الصوت.

15- القنب

مادة تستخدم عادة في صناعة الحبال ، وهي تستخدم حاليًا كعازل مثل الألياف النباتية الأخرى المماثلة مثل القش أو الصوف.

أمثلة على العوازل الكهربائية

1- الخشب

الخشب هو عازل كهربائي ، ولا يزال من الشائع رؤية أعمدة إنارة مصنوعة من الخشب. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنها ليست عازلة طالما أن الخشب جاف ، لأن الماء (وبالتالي الرطوبة) موصلات للكهرباء.

2- المطاط

هذه المادة ، بالإضافة إلى كونها عالية القابلية للتشكيل ، ومرنة ومقاومة ، فهي مثالية لمنع توصيل الكهرباء. على سبيل المثال ، يستخدم المحترفون الذين يعملون مباشرة بالكهرباء أحذية مصنوعة من المطاط للحفاظ على سلامتهم.

3- سيراميك

يقيد السيراميك التنقل الأيوني والإلكتروني ، لذلك فهو مادة غير موصلة للكهرباء. هذا يجعلها مثالية لتصنيع الأقراص عالية التوتر.

4- سيليكون

تتمتع هذه المادة المستخدمة على نطاق واسع ، من بين قدرات أخرى ، بعزل الكهرباء. هذا يجعلها مثالية لإغلاق المكونات الإلكترونية وتحديد المكونات.

5- أكسيد الألومنيوم

نظرًا لكونه مادة غير موصلة ، فإن أكسيد الألومنيوم مثالي لصنع عوازل درجة الحرارة أو الكهربائية أو أنابيب الليزر أو حلقات الختم.

أمثلة على العوازل الصوتية

1- الرصاص

إنها المادة الأكثر استخدامًا للعزل الصوتي نظرًا لقيمتها مقابل المال. تعد كثافته أو صلابته أو مساميته من بعض نقاط قوته الرئيسية.

2- حديد

يتسبب الفولاذ في ارتداد الصوت عند ارتطامه به ، مما يجعله عازلًا صوتيًا قويًا للغاية. عادة ما تكون أبواب أو ألواح المباني في القضبان ومراكز الترفيه مصنوعة من الفولاذ للحفاظ على العزل من الصوت الداخلي أو الخارجي.

3- الصوف الصخري

إنه في الواقع ممتص صوتي ، ولكنه فعال أيضًا في عزل الصوت. إنها مادة قوية وتستخدم على نطاق واسع في هياكل معينة لكونها جذابة من الناحية الجمالية.

4 - المطاط الصناعي

المواد المستخدمة في بناء المنازل لقدرتها على عزل الصوت والحفاظ على الحرارة ومنع تولد الشقوق أو الشقوق. لها دورة حياة عالية.

كيف تتدفق الحرارة؟

تنتقل الحرارة دائمًا من المناطق الساخنة إلى المناطق الباردة بحثًا عن التوازن. إذا كان الجزء الداخلي من الخزان المحمي بالعزل الحراري أبرد من الهواء الخارجي ، فإن الخزان سوف يجتذب الحرارة الخارجية. كلما زاد الاختلاف في درجة الحرارة ، زادت سرعة تدفق الحرارة إلى المنطقة الباردة.

القيادة

إنها الطريقة التي تنتقل بها الطاقة عبر المواد من جزيء إلى جزيء. يتطلب هذا اتصالًا جسديًا بين الجزيئات واختلافًا معينًا في درجة الحرارة ؛ بوضع ملعقة في فنجان من القهوة الساخنة ، تنتقل الحرارة من السائل إلى المعدن ومن خلال المقبض إلى اليد.

الحمل

إنها الطريقة التي تنقل بها السوائل والغازات الحرارة عندما تنتقل من مكان إلى آخر. هذا هو السبب في أن الهواء الأخف والأكثر دفئًا يسعى إلى الارتفاع ، ويميل الهواء البارد الكثيف إلى البحث عن مستوى سطح الأرض.

إشعاع

إنه نقل الطاقة مباشرة من خلال تدفئة متوسطة شفافة تمامًا لجميع المواد الصلبة في مسارها. يحدث هذا ، على سبيل المثال ، مع ضوء مثل الأشعة تحت الحمراء (عدسة مكبرة) أو مع نوع من الموجات الكهرومغناطيسية.

المراجع

1. جيسيكا رينج. ما هي العوازل؟ تعافى من sciencing.com.
2. مستودع وثائق المنظمة. مواد العزل الحراري والخصائص التقنية ومعايير الاختيار. قسم المصايد والاستزراع المائي. تعافى من fao.org.
3. سترات ThermaXX (2011). 5 مواد العزل الحراري الأكثر شيوعًا. تعافى من موقع thermaxxjackets.com.
4. حكومة. مواد العزل. دائرة الطاقة الأمريكية - مكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة. تم الاسترجاع من موقع energy.gov.
5. لويز كينيانجوي. خصائص العوازل. علم. تعافى من sciencing.com.
6. مواد العزل وخصائصها الحرارية. تعافى من greenspec.co.uk.
7. مواد العزل الحراري. مجلات الاتصال. تعافى من build.com.au.