Τα ελαφριά θερμομονωτικά υλικά είναι υλικά με πορώδη δομή, τα οποία έχουν τα χαρακτηριστικά χαμηλής πυκνότητας όγκου, υψηλού πορώδους και χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας και μπορούν να εμποδίσουν αποτελεσματικά τη μεταφορά θερμότητας. Ωστόσο, η αντοχή του δεν είναι υψηλή και η αντοχή του στη διάβρωση είναι κακή. Χρησιμοποιείται κυρίως σε μη φέρουσες κατασκευές όπως μόνιμες στρώσεις και θερμομονωτικά στρώματα ή μέρη που δεν έρχονται σε επαφή με διαλύματα. Τα ελαφριά θερμομονωτικά υλικά προτάθηκαν για πρώτη φορά από ορισμένες χώρες στις Ηνωμένες Πολιτείες και τη Δυτική Ευρώπη. Μελέτες έχουν δείξει ότι αυτό το υλικό μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά τον ρυθμό χρήσης της θερμικής ενέργειας και να μειώσει την απώλεια θερμότητας. Ως εκ τούτου, προωθήθηκε γρήγορα και ο ενθουσιασμός της έρευνας για αυτό συνέχισε να αυξάνεται.
1. Υδροφοβικό θερμομονωτικό υλικό
Το θερμομονωτικό υλικό είναι ένα υλικό με πορώδη δομή. Λόγω διαφορετικών διαδικασιών προετοιμασίας, οι πόροι του μπορούν να χωριστούν σε τρεις τύπους: συνδεδεμένους πόρους, ημίκλειστους πόρους και κλειστούς πόρους. Οι πόροι στα περισσότερα υλικά είναι συνδεδεμένοι και ημίκλειστοι και υπάρχουν λίγοι κλειστοί πόροι. Οι συνδεδεμένοι πόροι και οι ημίκλειστοι πόροι σχηματίζουν εύκολα τριχοειδή διείσδυση και απορρόφηση νερού, με αποτέλεσμα την υγρασία στο μονωτικό υλικό, η οποία είναι δύσκολο να αφαιρεθεί. Ωστόσο, η θερμική αγωγιμότητα του νερού σε κανονική θερμοκρασία είναι 23 φορές μεγαλύτερη από αυτή του αέρα και η θερμομονωτική απόδοση του θερμομονωτικού υλικού θα μειωθεί σημαντικά μετά την απορρόφηση του νερού και είναι επίσης πολύ επιβλαβές για το ίδιο το υλικό. Επί του παρόντος, τα περισσότερα θερμομονωτικά υλικά δεν είναι υδρόφοβα. Για να αποτραπεί η υγρασία των θερμομονωτικών υλικών, συχνά συσκευάζονται ειδικά, γεγονός που αυξάνει αόρατα το κόστος. Το πώς να κάνετε το ίδιο το υλικό υδρόφοβο έχει γίνει μια νέα ερευνητική τάση των θερμομονωτικών υλικών.
2. Φιλικά προς το περιβάλλον θερμομονωτικά υλικά
Με την αυξανόμενη συνειδητοποίηση της εξοικονόμησης ενέργειας και της προστασίας του περιβάλλοντος, προβάλλονται υψηλότερες απαιτήσεις για ελαφρά θερμομονωτικά υλικά. Ενώ απαιτείται ανώτερη απόδοση, απαιτείται επίσης να μην βλάψει το ανθρώπινο σώμα και το περιβάλλον. Σε αυτό το πλαίσιο προτείνονται φιλικά προς το περιβάλλον πυρίμαχα υλικά, τα οποία απαιτούν τα πυρίμαχα υλικά να μην παράγουν καρκινογόνες και τοξικές ουσίες που είναι επιβλαβείς για το περιβάλλον και το ανθρώπινο σώμα κατά τη διαδικασία παραγωγής και χρήσης.
Για παράδειγμα, το υλικό μαγνησίας-χρωμίου χρησιμοποιείται ως το πιο σημαντικό πυρίμαχο υλικό στη ζώνη ψησίματος μεγάλης κλίμακας περιστροφικών κλιβάνων τσιμέντου και βιομηχανίας τήξης χαλκού. Αν και έχει καλή απόδοση σε όλες τις πτυχές, στο έργο χρήσης, το Cr3 plus μετατρέπεται σε Cr6 plus και το Cr6 plus είναι δηλητηριώδες και διαλυτό στο νερό. Θα προκαλέσει βλάβη στο ανθρώπινο σώμα και θα προκαλέσει επίσης περιβαλλοντική ρύπανση και ρύπανση των υπόγειων υδάτων. Για να λύσει αυτό το πρόβλημα, η Ιαπωνία μελέτησε τη χρήση πρώτων υλών MgO-TiO2-Al2O3 για την αντικατάσταση υλικών μαγνησίου-χρωμίου. Η απόδοση αυτού του υλικού είναι συγκρίσιμη με εκείνη των υλικών μαγνησίου-χρωμίου. Η αναλογία δεν είναι κατώτερη και έχει κατάλληλο φαινομενικό πορώδες και καλύτερη αντοχή στη διάβρωση της σκωρίας.
