Остало

Аиргел: Футуристички материјал ометен стварним светским ограничењима

Аиргел: Футуристички материјал ометен стварним светским ограничењима

Аиргел је материјал који је збунио научну заједницу због импресивних физичких и хемијских својстава. Аиргел је чврст материјал који поседује јединствене карактеристике у поређењу са осталим чврстим материјама.

Ово је део који изазива знатижељу код свих заинтересованих за Аерогелс. Најлакша чврста супстанца која је икада створена на земљи је Аиргел.

Састојало се од 97% ваздуха, задржавајући структурна својства чврсте материје.

ПОВЕЗАНО: АИРГЕЛ СЕ САДА МОЖЕ ОБЛИКАТИ ОД ОТПАДНОГ ПАПИРА

Термин Аиргел потиче од две речи - Аир и Гел. И постоји историја тог имена!

Аиргел је измислио Самуел Степхенс Кистлер. Самјуел је био фасциниран желеом због његове двоструке природе да делује као чврста као и као течност.

Разлог зашто желе има својства течног и чврстог састојка је тај што је комбинација и једног и другог. Порозна структура желатине задржава воду у себи, стварајући псеудо супстанцу.

Самуел се питао шта ће се догодити ако садржај воде замени ваздухом. Међутим, када би се гел једноставно осушио, стиснуо би чврсту структуру, што би довело до пукотина.

Схватио је да се високо микропорозна структура гела урушава услед високих сила површинског напона које врши течност. Дакле, проучио је алтернативне начине уклањања течности без повреде чврсте структуре.
И, дошао је на идеју да воду замени алкохолом.

Када се алкохол претвори у надкритично стање, он прелази у стање између гаса и течности и неће имати површински напон. Чврста микропорозна структура направљена је користећи силицијум диоксид.

Једном када је алкохол испарио, формирао се први Аиргел. Најједноставније речено, Аиргел је направљен од уклањања воде или растварача из желатинасте структуре.

Физичка својства аерогела

Разлог зашто Аиргел изгледа провидно је чињеница да је већи део материјала само ваздух. Ово такође објашњава његову врло малу густину.

Они су најлакша чврста супстанца на земљи, па чак и шест метара дугачки блок Аиргела тежак ће бити само један килограм. Гуиннессов рекорд за најлакши 3Д штампани материјал је графенски Аиргел који је штампао Донг Лин.

Аиргел има и друга јединствена физичка својства, а једно од њих је невероватна изолација од топлоте (0,023 В / мК на 100 ° Ц).

Аиргел такође има изврсна звучна својства, има 10 до 1000 пута бољу звучну изолацију од полиуретанских облика.

Пошто се структура састоји од само 3% чврсте материје, Аиргел је врло крхак. Два главна чврста материјала која се користе за припрему Аиргела су силицијум диоксид и угљеник.

Као што смо разговарали, Аиргел се прави уклањањем садржаја воде / растварача из гела и заменом ваздухом. Савремена метода производње аерогела користи поступак назван сол-гел.

Нови производни процес развили су 1983. године Арлон Хунт и Мицроструцтуред Материалс Гроуп. У производњи аерогела користили су ТЕОС или тетраетилортосиликат, што је много сигурније од ТМОС методе која је до тада коришћена.

Следећи развој је употреба течног угљен-диоксида који је заменио употребу алкохола као основног растварача. Употреба ТМОС-а и алкохола у производу Аиргел учинила је веома опасним процесом.

Имамо јасан пример њихове разорне природе у виду експлозије која је уништила погон за производњу аерогела у Шведској.

Нови производни поступак даје исти принос као и ТМОС без опасности.

Физичке карактеристике Аиргела учиниле су га једним од најпроученијих материјала које вештачки ствара. У данашње време можете наћи Аиргел у козметици, бојама, мокрим оделима итд.

Међутим, њихова употреба у ваздухопловној индустрији само се проширила од њиховог проналаска. Аиргел је чак коришћен за хватање комете и међузвездане прашине у НАСА-иној мисији Стардуст.

Овај јединствени материјал коришћен је као изолациони материјал који је Марс Екплоратион Ровер држао топлим током своје мисије.

Једна од савремених примена Аиргела укључује употребу као изолациони материјал за зграде.

Аиргел прозори су нова технологија која поставља аегел између два стаклена листа. Лакши су од трослојних стаклених прозора и имају много боља изолациона својства.

Једна од савремених примена Аиргела укључује употребу као изолациони материјал за зграде. Аиргел кућна изолација укључује производе попут Аиргел покривача и Аиргел чаршава.

Нови изум назван памучни Аиргел сада ствара таласе у неколико индустрија. Памучни Аиргел се може користити као изолациони материјал који може заменити конвенционалне гломазне јакне.

Изненађујућа примена је употреба памучног Аиргела као уређаја за контролу крварења. Материјал се може убризгати у рану која крвари и он ће се проширити, вршећи притисак на рану, спречавајући је да крвари.

Истраживачи из НУС-а развили су контролере одзрачивања памучног ваздуха.

Из његове примене морали сте приметити да индустрије користе Аиргел за својство изолације. Како аерогел постаје тако добар изолатор?

Аиргел се састоји из два дела - Силица и Аир. Чврсте материје силицијум диоксида нису добри проводници топлоте и чине само 3% укупног материјала. Остало је ваздух.

Када прегледате својства ваздуха, јасно је да ваздух има врло ниску топлотну проводљивост. Такви фактори чине Аиргел врло лаганим, чинећи проводљивост масе немогућом.

Друго, Аиргел има изузетно мале поре, пречника обично између 2-50 нм. Ове поре су толико мале да је ваздух тешко дифундовати кроз материјал и пренети конвективну топлоту.

Ова појава је позната под називом „Кнудсен ефекат“ и раздваја аерогеле од других врста пене.

Међутим, важно је напоменути да аерогели нису нужно ефикасни изолатори када је у питању радијациона топлота. Могуће је пренос топлоте кроз аерогеле на високим температурама путем инфрацрвене енергије.

Да би се томе супротставили, многи комерцијални производи за изолацију аерогелом имају додатне материјале. Они су познати као ИЦ замућивачи који одражавају или апсорбују инфрацрвено зрачење.

Што се тиче електричне енергије, Аиргел може бити проводљив или непроводљив на основу коришћених чврстих материја. Аерогели направљени од поли (3,4-онилендиокситиофен): поли (4-стиренсулфонат) (ПЕДОТ: ПСС) су генерално проводљиви.

Чврста маса аерогела натопљена угљеничним наноцевима и неким другим адитивима знатно је надмашила конвенционалну звучну изолацију.

Да ли је Аиргел водоотпоран?

Опет, такве карактеристике зависе од чврстих супстанци које се користе у аерогелу. Променом чврстих структура и адитива могуће је променити својства аерогела. На пример, материјали за индустријски силицијум-аерогел посебно су формулисани да буду хидрофобни (водоодбојни).

Аерогели на бази оксида нису водоотпорни. Међутим, могу се лако модификовати тако да помоћу адитива постану водоотпорни.

Опширно смо разговарали о невероватним својствима Аиргела и о томе како нам може бити од користи на више начина. Сине, зашто технологија још није широко распрострањена?

Постоји више разлога за то. Прва је чињеница да је Аиргел веома тешко произвести, чак и са напретком који смо постигли током његове производње.

Највећи Аиргел панели које је индустрија успела да произведе су панели 90к90 цм. А ова величина је могућа само уз изузетно напредне машине.

Ако бисте тражили аерогеле за куповину, највиша спецификација коју можете пронаћи је 30к30цм. Морају се послати посебне наруџбе ако су вам потребне веће величине.

Цена је још један фактор који спречава многе да користе или експериментишу са Аиргелом. Скупи производни процес резултира тим трошковима који се преносе на купце.

Резултат тога је да силицијум-аерогел димензија 2,5 цм к 2,5 цм к 1,0 цм кошта више од 50 УСД.

Један од главних изазова са којима се суочава индустрија Аиргела је крхка природа чврстог материјала. Не погрешите, материјал је чврст и може имати вишеструко већу тежину.

Међутим, материјал се не држи добро под напоном.

Догађа се напредак ка поједностављењу производног процеса Аиргела и побољшању његовог структурног интегритета. Једном када се реше ова ограничења, Аиргел ће доћи до више људи и производа.

Недостатак индустрије која се бави производњом аерогела је такође још један разлог зашто Аерогелс нису толико популарни.

Аиргел је несумњиво један од чудесних материјала које смо измислили. Материјал има неизмеран потенцијал у многим облицима и комбинацијама.

ПОВЕЗАНО: 9 ЗАНИМЉИВИХ МАТЕРИЈАЛА КОЈИ МОЖУ ДА ОБЛИКУЈУ БУДУЋНОСТ

Можемо очекивати да се ограничења повезана са Аерогелс-ом ускоро укину. Ово ће смањити трошкове овог јединственог материјала и побољшати стопе производње.

Како опсег апликација Аиргела наставља да расте, све више компанија ће вероватно инвестирати у производњу Аиргела. Ово ће на крају побољшати технологију и помоћи материјалу да дође до маса.


Погледајте видео: Сите нови 2016, 2017 Форд Еверест литарски Duratorq TDCi мотор (Новембар 2021).