Aerogel nima?

Aergelning tug'ilishi

1931 yilda Kistler alkogolli superkritik quritish usuli yordamida suyuqlikni qattiq moddadan ajratdi va gazning strukturasini qisqarishi va yiqilishidan saqladi, natijada dunyoda aerojel paydo bo'ldi.

Aerojelning ta'rifi
Aerojel - nanometr o'lchamdagi g'ovakli tarmoq strukturasini hosil qilish uchun bir-biri bilan to'plangan va tarmoq skeletida ko'p miqdordagi gazsimon dispersiya muhiti bilan to'ldirilgan nanometr o'lchovli mikro-zarrachalar bilan engil nano-g'ovak amorf qattiq material.

Aerojellar nafaqat funktsional material, balki materiyaning yangi holatidir. Aerojel holati materiyaning boshqa holatlaridan ko'p xossalari bilan tubdan farq qiladi. Qattiq moddaga o'xshab qat'iy o'lcham va shaklga ega, ammo uning ko'rinadigan zichligi maksimal 1 g/sm³ dan 0.001 g/sm³ gacha (havo zichligidan past) bo'lishi mumkin; shu bilan birga, u shimgichga o'xshash g'ovakli tuzilishga ega bo'lib, mikroskopik (nano o'lchovli skelet), makroskopik (kondensatsiyalangan modda) va mezoskopik (ko'p darajali va fraktal tuzilish) xususiyatlarining ko'p xususiyatlariga ega bo'lib, aerojellarni juda ko'p noyob xususiyatlarga ega qiladi. U juda past issiqlik o'tkazuvchanligini, juda past elastiklik modulini, juda past fonon tezligini, juda past sinishi indeksini, past dielektrik o'tkazuvchanligini, tovushning juda past tezligini, yuqori o'ziga xos sirt maydonini, juda keng zichlik va sinishi indeksining taqsimlanishini va boshqalarni ko'rsatadi.

Aerojellarning tasnifi
Deyarli barcha moddiy tizimlarni qamrab oluvchi aerojellarning keng assortimenti mavjud. Umuman olganda, kimyoviy tarkibiga ko'ra, ular organik aerojellarga, noorganik aerojellarga va kompozit aerojellarga va boshqalarga bo'linishi mumkin. Aerojellarni asosiy tarkibiy qismlariga ko'ra kremniy, uglerod, oltingugurt, metall oksidi va metall tizimlarga ham ajratish mumkin.

Aerojellarning holati va roli
Olimlarning aytishicha, aerojellar dunyoni o'zgartiradi.

Aerogel AQShning Science jurnalining 10-sonida ilm-fan va texnologiyaning eng yaxshi 250 ta muammolaridan biri sifatida qayd etilgan. 20 yil 2007 avgustda The Times gazetasi aerogel 1 kg dinamitning portlash kuchiga bardosh bera oladigan va sizni 1300 ° C dan yuqori bo'lgan shamollatgichning issiqligidan saqlaydigan dunyodagi eng engil qattiq modda ekanligini xabar qildi. Olimlar super izolyatsiyalangan kosmik kostyumlardan tortib superkondensatorlar, katalizatorlar va tennis raketkalarining keyingi avlodi uchun aerogeldan foydalanishni o'rganmoqdalar. Aerogel 1930-yillardagi fenolik qatronlar, 1980-yillardagi uglerod tolasi va 1990-yillardagi silikon kabi afsonaviy materiallarning raqobatdosh avlodlariga va'da beradi.

Aerogel Ginnesning rekordlar kitobiga bir necha bor dunyodagi eng yengil jism sifatida kiritilgan. Aerogel shuningdek, juda past issiqlik o'tkazuvchanligi va sinishi indeksiga ega va eng yaxshi shisha tolalarga qaraganda 39 barobar ko'proq izolyatsiyaga ega. Aerogel Rossiyaning "Mir" kosmik stansiyasini va AQShning Mars Pathfinder roverini issiqlik izolyatsiyasi uchun ishlatilgan va aviatsiya sanoatida muhim rol o'ynagan.

Aergel rivojlanish tarixi
1931 yilda aerojellar birinchi marta Stenford universitetida Kistler tomonidan tayyorlangan.
1985 yilda Germaniyaning Vyurtsburg universiteti Fizika instituti tomonidan ISA nomi bilan tanilgan aerojellar bo'yicha birinchi simpozium tashkil etildi.
1993 yilda aerojellar skafandrlar, kosmik kemalar va kosmik kemalarni izolyatsiya qilish uchun ishlatilgan.
2002 yil, Aspen Aerogel, NASA kompaniyasi, aerojellarni ishlab chiqish va ishlab chiqarish uchun tashkil etilgan.
2004 yil, mahalliy Xitoy tadqiqot institutlari tomonidan o'tkazilgan aerojel tadqiqotlari.
2006 yilda Xitoyning mahalliy aerojel kompaniyalari aerojellarni ishlab chiqishni boshladilar.
2017 yil, Xitoy e'lon qilindi, GB/T 34336-201, gözenekli bo'lmagan aerojel kompozit izolyatsiyalash mahsulotlari
2021 yilda Davlat kengashi uglerod tolasi, aerojel, maxsus po'lat va boshqa asosiy materiallarni tadqiq qilish va ishlab chiqishni jadallashtirish bo'yicha "2023 yilgacha uglerodning cho'qqisiga erishish bo'yicha harakatlar rejasi" ni chiqardi.

Aerojellarning asosiy xususiyatlari
(1) Ultra yengil. Aerogel dunyodagi eng kam zichlikdagi qattiq moddadir, minimal zichligi havo massasining oltidan bir qismini tashkil qiladi. Zichlikning o'zgarishi diapazoni odatda 0.001 ~ 1 g / sm³ ni tashkil qiladi.

(2) Yuqori porozlik va yuqori o'ziga xos sirt maydoni. Gözeneklilik 80% ~ 99.9%, o'ziga xos sirt maydoni 200 ~ 1000 m2 / g va gözeneklerin odatda hajmi 1 ~ 100 nm.

(3) Super issiqlik izolatsiyasi. Aerojelning nozik nano-tarmoq tuzilishi mahalliy issiqlik qo'zg'alishning tarqalishini samarali ravishda cheklaydi va uning qattiq holatda issiqlik o'tkazuvchanligi mos keladigan shishasimon materialdan 2 ~ 3 daraja pastroqdir.

Aerojel issiqlik izolatsiyasi printsipi
Kamaytirilgan termal uzatish: Aerojeldagi cheksiz miqdordagi nanozarrachalar to'r skeletini hosil qiladi va issiqlik faqat cheksiz miqdordagi nanozarrachalar bo'ylab oqishi mumkin. Issiqlik oqimi faqat cheksiz miqdordagi nanozarralar bo'ylab o'tkazilishi mumkin, bu esa qattiq jismda deyarli cheksiz issiqlik uzatish yo'liga olib keladi. Qattiq jismdagi issiqlik uzatish imkon qadar eng past darajaga tushiriladi.

Termal konveksiyani inhibe qilish : Aerogellarning o'rtacha teshik hajmi 20-40 nm ni tashkil qiladi, bu gaz molekulalarining o'rtacha erkin diapazoni 69 nm dan kichikroq va teshiklardagi gaz molekulalari erkin harakatlanish qobiliyatini yo'qotadi, bu esa konveksiyani deyarli imkonsiz qiladi.

Termal nurlanishning kamayishi : Aerogellardagi nanopartikullar tomonidan hosil qilingan g'ovak devorlar infraqizil qalqonlar bo'lib, cheksiz miqdordagi qalqonlar termal nurlanishni sezilarli darajada kamaytiradi.

(4) Kataliz. Kichik zarrachalar hajmi, yuqori o'ziga xos sirt maydoni va aerojelning past zichligi aerojel katalizatorlarining faolligi va selektivligini an'anaviy katalizatorlarga qaraganda ancha yuqori qiladi va faol komponentlar tashuvchida juda bir xilda tarqalishi mumkin, shuningdek, u mukammal termal barqarorlikka ega, bu esa yon reaktsiyalar paydo bo'lishini samarali ravishda kamaytiradi.

(5) Ovoz izolatsiyasi. Aerojellarning past ovoz tezligi xususiyatlari ularni akustik kechikish yoki yuqori haroratli ovoz yalıtımı uchun ideal materialga aylantiradi. Aerojelning akustik empedansining o'zgaruvchan diapazoni katta [103 ~ 107kg/(㎡-s)], bu ultratovushli detektorlar uchun ideal akustik qarshilik biriktiruvchi materialdir. Ultrasonik generatorlar va detektorlar uchun ishlatiladigan piezoelektrik keramikalarning akustik qarshiligi 1.5 × 107 kg / (㎡-s), havoning akustik qarshiligi esa atigi 400 kg / (㎡-s). Pyezoelektrik keramika va havo o'rtasidagi akustik qarshilik birlashtiruvchi material sifatida qalinligi 1/4 to'lqin uzunligi va taxminan 0.3 g/sm³ zichlikdagi silikon aerojeldan foydalanish tovush intensivligini 30 dB ga oshirishi, akustik to'lqinlarning o'tkazish samaradorligini oshirishi va signal-shovqin nisbatini kamaytirishi mumkin.

(6) Filtrlash samaradorligi. Nanostrukturali aerojellardan yuqori samarali gaz filtrlash materialining yangi turi sifatida ham foydalanish mumkin. Aerojellar o'zining juda katta o'ziga xos sirt maydoni tufayli olimlar tomonidan "super gubkalar" deb nomlanadi va suvdagi ifloslantiruvchi moddalarni adsorbsiyalash, suvdan qo'rg'oshin va simobni so'rib olish uchun ideal bo'lib, ularni ekologik ofatlarga qarshi kurashish uchun ajoyib materialga aylantiradi.

(7) Optik xususiyatlar. Sof SiO₂ aerojel shaffof va rangsiz bo'lib, uning sinishi indeksi (1.006 ~ 1.06) havonikiga juda yaqin, ya'ni SiO₂ aerojel tushayotgan yorug'likka deyarli hech qanday aks ettirish yo'qotmaydi va quyosh nurini samarali o'tkaza oladi. Shuning uchun, u izolyatsiya va shovqinni kamaytiradigan shisha ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.

Qo'shimcha ma'lumot olish yoki Texnik sana varaqasi va Materiallar xavfsizligi ma'lumotlari varaqasi uchun biz bilan [email protected] elektron pochta manzili orqali yoki +86-28-8411-1861 raqami orqali bog'laning.

Ba'zi rasmlar va matnlar Internetdan ko'paytiriladi va mualliflik huquqi asl muallifga tegishli. Agar biron bir qoidabuzarlik bo'lsa, o'chirish uchun biz bilan bog'laning.