Thermal conductivity analysis of natural fiber-derived porous thermal insulation materials

热导率 材料科学 保温 热传导 传热 多孔性 复合材料 纤维 自然对流 热的 多孔介质 天然纤维 热力学 物理 图层(电子)
作者
Xing-Rong Lian,Lin Tian,Zeng-Yao Li,Xinpeng Zhao
出处
期刊:International Journal of Heat and Mass Transfer [Elsevier]
卷期号:220: 124941-124941 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.124941
摘要

Natural fibers, derived from plants such as wood, hemp, straw and cotton, have been explored for the fabrication of porous structures for thermal insulation applications due to their widespread availability, sustainability, and cost-effectiveness. Understanding the fundamental heat transfer mechanisms within natural fiber-derived porous structures is crucial for both optimized geometric design and real-world insulation applications. Herein, we developed a theoretical framework considering geometric parameters, including pore size, fiber diameter and porosity (i.e., density), to examine the contribution of various heat transfer modes (i.e., conduction, convection, and radiation) on the effective thermal conductivity of porous structures derived from natural fibers. Our results indicate that thermal radiation is largely responsible for the rapid increase in effective thermal conductivity of the natural fiber-derived porous insulations in low-density regions (< 50 kg/m3) and that natural convection rarely occurs within these materials. The insulation materials derived from natural fibers with diameters in the micron range (5–50 μm) can achieve their minimum thermal conductivity at an optimal density of 50–90 kg/m³. Effective strategies to lower the effective thermal conductivity of natural fiber-derived porous materials include increasing porosity to curtail solid conduction, incorporating nanoscale pores by using nanosize fibers to diminish gaseous thermal conductivity. This research offers valuable insights into the heat transfer mechanisms in natural fiber-derived materials and should guide the structural design and optimization process toward developing super-thermal insulation materials derived from natural fibers.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
毛豆应助zjkzh采纳,获得10
3秒前
wodetaiyangLLL完成签到,获得积分10
11秒前
hhh2018687完成签到,获得积分10
21秒前
康复小白完成签到 ,获得积分10
31秒前
糊涂的青烟完成签到 ,获得积分10
34秒前
嘟嘟雯完成签到 ,获得积分10
36秒前
ZhangDaying完成签到 ,获得积分10
42秒前
Herbs完成签到 ,获得积分10
42秒前
瘦瘦的小松鼠完成签到 ,获得积分10
46秒前
nano完成签到 ,获得积分10
52秒前
勤奋的立果完成签到 ,获得积分10
52秒前
hdy331完成签到,获得积分10
54秒前
风槿完成签到 ,获得积分10
1分钟前
月亮完成签到,获得积分10
1分钟前
个性仙人掌完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Coffey完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xiaowuge完成签到 ,获得积分10
1分钟前
贰鸟应助科研通管家采纳,获得40
1分钟前
从容芮应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
贰鸟应助科研通管家采纳,获得30
1分钟前
贰鸟应助科研通管家采纳,获得20
1分钟前
从容芮应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
从容芮应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
AnJaShua完成签到 ,获得积分10
1分钟前
会发芽完成签到 ,获得积分10
2分钟前
小美酱完成签到 ,获得积分10
2分钟前
ycd完成签到,获得积分10
2分钟前
迷人囧完成签到 ,获得积分10
2分钟前
小不完成签到 ,获得积分10
2分钟前
77完成签到 ,获得积分10
2分钟前
人文完成签到 ,获得积分10
2分钟前
梦想去广州当靓仔完成签到 ,获得积分10
2分钟前
连难胜完成签到 ,获得积分10
2分钟前
3分钟前
huco完成签到,获得积分10
3分钟前
光亮白山完成签到 ,获得积分10
3分钟前
Eternity完成签到,获得积分10
3分钟前
bkagyin应助kittymin采纳,获得10
3分钟前
kaier完成签到 ,获得积分10
3分钟前
高分求助中
中国国际图书贸易总公司40周年纪念文集: 回忆录 2000
Impact of Mitophagy-Related Genes on the Diagnosis and Development of Esophageal Squamous Cell Carcinoma via Single-Cell RNA-seq Analysis and Machine Learning Algorithms 2000
Die Elektra-Partitur von Richard Strauss : ein Lehrbuch für die Technik der dramatischen Komposition 1000
How to Create Beauty: De Lairesse on the Theory and Practice of Making Art 1000
Gerard de Lairesse : an artist between stage and studio 670
大平正芳: 「戦後保守」とは何か 550
LNG地下タンク躯体の構造性能照査指針 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3001355
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2661212
关于积分的说明 7207808
捐赠科研通 2297095
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1218189
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 593993
版权声明 592955