Aerogel деген эмне?

Аэргелдин төрөлүшү

1931-жылы Кистлер спирттик суперкритикалык кургатуу ыкмасын колдонуу менен суюктукту катуу заттан ажыратып, газдын структурасын кичирейтүүдөн жана кыйроодон сактап калды, натыйжада дүйнөдө аэрогель пайда болду.

Аэргелдин аныктамасы
Аэрогель – бул нанометрдик масштабдагы микро-бөлүкчөлөр бири-бири менен биригип, нанометрдик масштабдагы көзөнөктүү тармак түзүмүн түзүү жана тармактын скелетинде көп сандагы газ түрүндөгү дисперсиялык каражаттар менен толтурулган жеңил нано-тешиктүү аморфтук катуу материал.

Аэрогельдер функционалдык материал гана эмес, ошондой эле материянын жаңы абалы. Аэрогель абалы көптөгөн касиеттери боюнча заттын башка абалынан түп-тамырынан айырмаланат. Анын катуу зат сыяктуу белгиленген өлчөмү жана формасы бар, бирок анын көрүнгөн тыгыздыгы максимум 1 г/см³ден 0.001 г/см³ге чейин (абанын тыгыздыгынан төмөн) болушу мүмкүн; ошол эле учурда ал губка сымал көзөнөктүү түзүлүшкө ээ, микроскопиялык (нано-масштабдуу скелет), макроскопиялык (конденсацияланган зат) жана мезоскопиялык (көп деңгээлдүү жана фракталдык түзүлүш) мүнөздөмөлөрдүн көп касиеттери менен аэрогельдерди көптөгөн уникалдуу касиеттерге ээ кылат. Ал өтө төмөн жылуулук өткөрүмдүүлүктү, ийкемдүүлүктүн өтө төмөн модулун, өтө төмөн фонон ылдамдыгын, өтө төмөн сынуу көрсөткүчүн, аз диэлектрик туруктуулугун, үндүн өтө төмөн ылдамдыгын, жогорку өзгөчө беттик аянтын, өтө кеңири тыгыздыкты жана сынуу көрсөткүчүнүн бөлүштүрүлүшүн ж.б. көрсөтөт.

Аэрогельдердин классификациясы
Дээрлик бардык материалдык системаларды камтыган аэрогелдердин кеңири спектри бар. Негизинен химиялык курамы боюнча алар органикалык аэрогельдер, органикалык эмес аэрогельдер жана композиттик аэрогелдер ж.б. болуп бөлүнөт. Аэрогельдер ошондой эле негизги компоненттери боюнча кремний, көмүртек, күкүрт, металл оксиди жана металл системаларына бөлүнөт.

Аэрогельдердин абалы жана ролу
Окумуштуулардын айтымында, аэрогельдер дүйнөнү өзгөртөт.

Аэргел АКШнын Science журналынын 10-санында эң мыкты 250 илимий жана технологиялык маселелердин бири катары саналган. 20-жылдын 2007-августунда The Times гезити аэрогель 1 кг динамиттин жарылуучу күчүнө туруштук бере алган жана сизди 1300°Cден жогору күйгүзүүчү мештин ысыгынан сактай алган дүйнөдөгү эң жеңил катуу зат экенин билдирген. Окумуштуулар аэрогельди супер изоляцияланган космостук костюмдардан баштап суперконденсаторлорго жана катализаторлорго жана кийинки муундагы теннис ракеткаларына чейин колдонууну изилдеп жатышат. Airgel 1930-жылдардагы фенолдук чайыр, 1980-жылдардагы көмүртек буласы жана 1990-жылдардагы силикон сыяктуу легендарлуу материалдардын атаандаш муундарына убада берет.

Аэргел дүйнөдөгү эң жеңил катуу зат катары Гиннесстин рекорддор китебине бир нече жолу кирген. Аэрогель ошондой эле өтө төмөн жылуулук өткөрүмдүүлүккө жана сынуу көрсөткүчүнө ээ жана эң мыкты айнек булаларына караганда 39 эсе жылуураак. Аэрогель орусиялык "Мир" космос станциясын жана АКШнын Марс Pathfinder роверин жылуулоо үчүн колдонулган жана аэрокосмостук өнөр жайда маанилүү роль ойногон.

Аэргелдин өнүгүү тарыхы
1931-жылы аэрогельдер биринчи жолу Стэнфорд университетинде, АКШда Кистлер тарабынан даярдалган.
1985-жылы ISA деп аталган аэрогельдер боюнча биринчи симпозиум Германиянын Вюрцбург университетинин Физика институту тарабынан уюштурулган.
1993-ж., аэрогельдер скафандрларды, космостук кемелерди жана космос кемелерин жылуулоо үчүн колдонулат.
2002-жылы, Aspen Aerogel, NASA компаниясы аэрогельдерди иштеп чыгуу жана өндүрүү үчүн түзүлгөн.
2004, аэрогель изилдөө ата мекендик кытай изилдөө институттары тарабынан жүргүзүлгөн.
2006-жылы Кытайдагы ата мекендик аэрогель компаниялары аэрогельдерди иштеп чыга башташты.
2017, Кытай жарыяланды, GB/T 34336-201, көзөнөксүз аэрогелдик композиттик изоляция продуктулары
2021-жылы Мамлекеттик кеңеш көмүртектүү була, аэрогель, атайын болот жана башка негизги материалдарды изилдөө жана иштеп чыгууну тездетүү боюнча "2023-жылга чейин көмүртектин чокусуна жетүү боюнча иш-аракеттер планын" чыгарды.

Аэрогельдердин негизги касиеттери
(1) Ультра жарык. Аэрогель дүйнөдөгү эң аз тыгыздыгы, минималдуу тыгыздыгы аба массасынын алтыдан бир бөлүгүн түзөт. Жыштыктын өзгөрүү диапазону жалпысынан 0.001~1г/см³.

(2) Жогорку көзөнөктүүлүк жана жогорку өзгөчө бет аянты. Көзөнөктүүлүгү 80% ~ 99.9%, спецификалык бетинин аянты 200 ~ 1000м2 / г, тешикчелердин типтүү өлчөмү 1 ~ 100нм.

(3) Супер жылуулук изоляциясы. Аэрогельдин ичке нано-тармак структурасы жергиликтүү жылуулук дүүлүктүрүүнүн жайылышын эффективдүү чектейт жана анын катуу дененин жылуулук өткөрүмдүүлүгү тиешелүү айнек сымал материалдан 2~3 эсеге төмөн.

Аэрогель жылуулук изоляциясынын принциби
Кыскартылган жылуулук өткөрүмдүүлүк: Аэрогельдеги чексиз сандагы нанобөлүкчөлөр торчо скелетти түзөт жана жылуулук чексиз сандагы нанобөлүкчөлөр боюнча гана агып кете алат. Жылуулук агымы чексиз сандагы нанобөлүкчөлөр боюнча гана жүргүзүлүшү мүмкүн, натыйжада катуу затта жылуулук өткөрүүнүн дээрлик чексиз жолу болот. Катуу заттагы жылуулук берүү мүмкүн болгон эң төмөнкү деңгээлге чейин төмөндөйт.

Жылуулук конвекциясын басаңдатуу : Аэрогельдердин орточо тешикчелеринин өлчөмү 20-40 нмди түзөт, бул газ молекулаларынын орточо эркин диапазону 69 нмден кичине, ал эми тешикчелердеги газ молекулалары эркин кыймылдоо жөндөмүн жоготот, бул конвекцияны дээрлик мүмкүн эмес кылат.

Температуралык нурлануунун төмөндөшү : Аэрогельдердеги нанобөлүкчөлөрдөн пайда болгон тешикчелүү дубалдар инфракызыл калкандар болуп саналат жана чексиз сандагы калкандар жылуулук нурланышын бир топ азайтат.

(4) Катализ. Чакан бөлүкчөлөрдүн өлчөмү, жогорку спецификалык бетинин аянты жана аэрогелдин аз тыгыздыгы аэрогель катализаторлорунун активдүүлүгүн жана селективдүүлүгүн кадимки катализаторлорго караганда бир топ жогору кылат, ал эми активдүү компоненттер ташыгычта абдан бирдей дисперстүү болушу мүмкүн, ошондой эле ал мыкты жылуулук туруктуулугуна ээ, бул терс реакциялардын пайда болушун натыйжалуу азайта алат.

(5) Үн изоляциясы. Аэрогельдердин төмөнкү үн ылдамдык касиеттери аларды акустикалык кечигүү же жогорку температурадагы үн изоляциясы үчүн идеалдуу материал кылат. Аэрогельдин акустикалык импеданстын өзгөрмө диапазону чоң [103 ~ 107 кг/(㎡-с)], бул ультраүн детекторлору үчүн идеалдуу акустикалык каршылык бириктирүүчү материал. УЗИ генераторлору жана детекторлору үчүн колдонулган пьезоэлектрдик керамикалардын акустикалык каршылыгы 1.5×107кг/(㎡-с), ал эми абанын акустикалык каршылыгы болгону 400кг/(㎡-с). Пьезоэлектрдик керамика менен абанын ортосундагы акустикалык каршылыкты бириктирүүчү материал катары 1/4 толкун узундугу жана тыгыздыгы болжол менен 0.3 г/см³ кремний аэрогельди колдонуу үн интенсивдүүлүгүн 30 дБ жогорулатып, акустикалык толкундардын өткөрүү эффективдүүлүгүн жакшыртат жана сигналдын ызы-чуу катышын төмөндөтөт.

(6) чыпкалоо көрсөткүчү. Наноструктуралуу аэрогельдерди жогорку эффективдүү газ чыпкалоочу материалдын жаңы түрү катары да колдонсо болот. Өзүнүн өзгөчө чоң аянты болгондуктан, аэрогельдер окумуштуулар тарабынан “супер губкалар” деп аталат жана суудагы булгоочу заттарды адсорбциялоо, коргошун менен сымапты суудан соруп алуу үчүн идеалдуу жана экологиялык кырсыктарга каршы күрөшүү үчүн эң сонун материал болуп саналат.

(7) Оптикалык касиеттери. Таза SiO₂ аэрогели тунук жана түссүз жана анын сынуу көрсөткүчү (1.006~1.06) абанын сынуу көрсөткүчүнө абдан жакын, демек SiO₂ аэрогели түшкөн жарыкка чагылуу дээрлик жок жана күн нурун эффективдүү өткөрө алат. Ошондуктан, ал жылуулоо жана ызы-чуу азайтуу айнек үчүн колдонулушу мүмкүн.

Көбүрөөк маалымат алуу же Техникалык дата баракчасы жана Материалдардын коопсуздугу боюнча маалымат баракчасы үчүн биз менен [email protected] электрондук почтасы аркылуу же +86-28-8411-1861 телефону аркылуу байланышыңыз .

Кээ бир сүрөттөр жана тексттер интернеттен көчүрүлгөн жана автордук укук түпнуска авторго таандык. Эгерде кандайдыр бир бузуу болсо, өчүрүү үчүн биз менен байланышыңыз.