รู้หรือไม่? ฉนวนกันความร้อนมีต้นกำเนิดมาจากอะไร

“คุณทราบหรือไม่ว่าหมีขั้วโลกเหนือหรือนกเพนกวินสามารถอาศัยอยู่ในอากาศอันหนาวจัดในทวีปอาร์ตติกได้อย่างไร?” ต้องดำรงชีวิตอยู่ในอุณหภูมิที่ต่ําถึง -50°C สัตว์ทั้งสองชนิดนี้ธรรมชาติได้สร้างอุปกรณ์ให้สามารถดํารงชีวิตอยู่ได้ในอาณาจักรของสัตว์ ขนอันปุกปุยของมันมีความหนาแน่นสูงมากจนกระทั่งขนของมันสามารถกักเก็บอากาศไว้ใต้ขนของสัตว์เหล่านี้ได้

ซึ่งปริมาณช่องอากาศที่อยู่ภายในขนที่หนาแน่นสามารถป้องกันการสูญเสียความร้อนออกจากร่างกายของมันได้ อากาศที่ไม่มีการเคลื่อนที่ใต้ขนนี้ทําหน้าที่เสมือนฉนวนกันความร้อนและช่วยทําให้หมีขาวขั้วโลกเหนือสามารถทนอยู่ในสภาพอากาศอันหนาวเย็นนี้ได้ มนุษย์เรานําหลักการนี้มาผลิตเป็นเครื่องนุ่งห่มเพื่อป้องกันความหนาว (ซึ่งเราเห็นได้จากเสื้อแจ็คเก็ทที่สวมใส่อยู่ทุกวันนี้)

การเลือกใช้ฉนวนโดยพิจารณาจากโครงสร้างของวัสดุยังคงเป็นสิ่งที่ใช้กันมาแต่อดีตจนถึงทุกวันนี้ จุดเริ่มต้นของการนําฉนวนมาใช้นั้นเริ่มจากการหาวัสดุมาป้องกันความเย็นสูญเสีย วิวัฒนาการของการใช้ฉนวนมีมานานแล้ว ฉนวนชนิดแรกที่เริ่มมีการนํามาใช้กันเป็นครั้งแรก คือ ไม้ก๊อกและใยแก้ว [1] ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 มีความต้องการใช้ฉนวนเพิ่มมากขึ้นพร้อมๆ กันนั้นก็เริ่มมีการพัฒนาฉนวนชนิดใหม่ๆ ขึ้นมากอีก เช่น ฉนวน Cellular Glass และ พอลิยูรีเทน (polyurethane) ต่อมาก็เริ่มมีการสังเคราะห์โฟมที่ทําจากพลาสติกและฉนวนยางที่เริ่มผลิตเป็นครั้งแรกเมื่อปี ค.ศ. 1954

ฉนวนคืออะไร?

ศัพท์คําว่า “ฉนวน” คือคํารวมๆ ของวัสดุที่มีคุณสมบัติในการหน่วงความร้อน หรือ เสียงฉนวนที่นํามาใช้ในงานอุตสาหกรรม หรือ ตึกอาคารในทุกวันนี้จะมีค่าสัมประสิทธิ์การนําความร้อนต่ํากว่า 0.06 W/(m.K) ที่อุณหภูมิ เฉลี่ย 0° [2] สัมประสิทธิ์การนําความร้อนขึ้นกับอุณหภูมิของตัวกลางที่ฉนวนกั้นอยู่ ปัจจุบันมีการพัฒนาฉนวนให้มีคุณสมบิตดีขึ้น ค่าดังกล่าวจะอยู่ในช่วง 0.025 ถึง 0.050 W/(m.K)

ฉนวนที่ใช้งานทั่วไปในทุกวันนี้

โดยทั่วไป ฉนวนถูกแบ่งออกเป็นสองประเภทใหญ่ๆ คือ ฉนวนที่ผลิตจากสารอินทรีย์ (organic) และสารอนินทรีย์ (Inorganic) ฉนวนประเภทสารอินทรีย์ประกอบด้วยธาตุคาร์บอนซึ่งสามารถนํากลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งผลิตมากจากน้ํามันที่มาจากธรรมชาติ เช่น น้ํามันดิบในทะเล ส่วนฉนวนประเภทสารอนินทรีย์ผลิตจากแร่ธาตุดังรูปซึ่งแสดงถึงฉนวนที่มีจําหน่ายกันทั่วไปในตลาดทุกวันนี้