Аэрогель дегеніміз не?

Аэргельдің дүниеге келуі

1931 жылы Кистлер спирттік суперкритикалық кептіру әдісін қолдану арқылы сұйықтықты қатты заттан бөліп, газдың құрылымын шөгуден және құлаудан сақтайды, нәтижесінде әлемде аэрогель пайда болды.

Аэргельдің анықтамасы
Аэрогель – нанометрлік масштабтағы кеуекті желі құрылымын қалыптастыру үшін бір-бірімен біріктірілген нанометрлік микро-бөлшектері бар және желі қаңқасында көптеген газды дисперсиялық орталармен толтырылған жеңіл нанокеуекті аморфты қатты материал.

Аэрогельдер функционалдық материал ғана емес, сонымен бірге материяның жаңа күйі болып табылады. Аэрогель күйі көптеген қасиеттері бойынша материяның басқа күйлерінен түбегейлі ерекшеленеді. Оның қатты зат сияқты бекітілген мөлшері мен пішіні бар, бірақ оның көрінетін тығыздығы максимум 1 г/см³-ден 0.001 г/см³-ге дейін (ауаның тығыздығынан төмен) болуы мүмкін; сонымен бірге, оның микроскопиялық (нано масштабты қаңқа), макроскопиялық (конденсацияланған зат) және мезоскопиялық (көп деңгейлі және фракталдық құрылым) сипаттамаларының көптеген қасиеттері бар губка тәрізді кеуекті құрылымы бар, аэрогельдерді көптеген бірегей қасиеттерге ие етеді. Ол өте төмен жылу өткізгіштік, икемділік модулі өте төмен, фонон жылдамдығы өте төмен, сыну көрсеткіші өте төмен, диэлектрлік өтімділік өте төмен, дыбыс жылдамдығы өте төмен, меншікті бетінің ауданы өте кең, тығыздық пен сыну көрсеткішінің өте кең таралуы және т.б.

Аэрогельдердің классификациясы
Барлық дерлік материалдық жүйелерді қамтитын аэрогельдердің кең ауқымы бар. Жалпы, химиялық құрамы бойынша оларды органикалық аэрогельдер, бейорганикалық аэрогельдер және композициялық аэрогельдер және т.б. деп бөлуге болады. Аэрогельдерді негізгі құрамдас бөліктеріне қарай кремний, көміртегі, күкірт, металл оксиді және металл жүйелеріне де жіктеуге болады.

Аэрогельдердің жағдайы және рөлі
Ғалымдар аэрогельдер әлемді өзгертеді дейді.

Аэргель АҚШ-тың Science журналының 10-ші санында ең басты 250 ғылым мен технология мәселелерінің бірі ретінде көрсетілген. 20 жылдың 2007 тамызында The Times газеті аэрогель 1 кг динамиттің жарылғыш күшіне төтеп бере алатын және сізді 1300 ° C-тан жоғары үрлейтін шамның қызуынан сақтай алатын әлемдегі ең жеңіл қатты зат екенін хабарлады. Ғалымдар супероқшауланған ғарыш костюмдерінен суперконденсаторларға, катализаторларға және теннис ракеткаларының келесі буынына дейін аэрогельді қолдануды зерттеп жатыр. Аэргель 1930 жылдардағы фенолды шайыр, 1980 жылдардағы көміртекті талшық және 1990 жылдардағы силикон сияқты аңызға айналған материалдардың бәсекелес ұрпақтарына уәде береді.

Аэргель әлемдегі ең жеңіл қатты зат ретінде Гиннестің рекордтар кітабына бірнеше рет енгізілген. Сондай-ақ аэрогель өте төмен жылу өткізгіштікке және сыну көрсеткішіне ие және ең жақсы шыны талшықтарға қарағанда 39 есе оқшаулау қабілетіне ие. Аэрогель ресейлік «Мир» ғарыш станциясын және АҚШ-тың Mars Pathfinder роверін жылу оқшаулау үшін пайдаланылды және аэроғарыш өнеркәсібінде маңызды рөл атқарды.

Аэргельдің даму тарихы
1931 жылы аэрогельдерді алғаш рет АҚШ-тың Стэнфорд университетінде Кистлер дайындады.
1985 жылы ISA деп аталатын аэрогельдер бойынша бірінші симпозиумды Вюрцбург университетінің физика институты (Германия) ұйымдастырды.
1993 жылы аэрогельдер скафандрларды, ғарыш кемелерін және ғарыш кемелерін оқшаулау үшін қолданылады.
2002 жылы NASA компаниясы Aspen Aerogel аэрогельдерді әзірлеу және шығару үшін құрылды.
2004 ж., отандық қытайлық зерттеу институттары жүргізген аэрогельді зерттеу.
2006 жылы Қытайдағы отандық аэрогель компаниялары аэрогельдерді жасай бастады.
2017, Қытай жарияланды, GB/T 34336-201, Кеуекті емес аэрогельді композиттік оқшаулау өнімдері
2021 жылы Мемлекеттік кеңес көміртекті талшықты, аэрогельді, арнайы болатты және басқа да негізгі материалдарды зерттеу мен әзірлеуді жеделдету туралы «2023 жылға қарай көміртегі шыңына жету жөніндегі іс-қимыл жоспарын» шығарды.

Аэрогельдердің негізгі қасиеттері
(1) Өте жеңіл. Аэрогель - әлемдегі ең аз тығыз қатты зат, ең аз тығыздығы ауа массасының алтыдан бір бөлігін құрайды. Тығыздықтың өзгеру диапазоны әдетте 0.001~1г/см³ құрайды.

(2) Кеуектілігі жоғары және меншікті бетінің ауданы жоғары. Кеуектілік 80%~99.9%, меншікті бетінің ауданы 200~1000м2/г, ал кеуектердің типтік өлшемі 1~100нм.

(3) Супер жылу оқшаулау. Аэрогельдің жіңішке нано-желі құрылымы жергілікті жылу қоздырғышының таралуын тиімді шектейді, ал оның қатты күйдегі жылу өткізгіштігі сәйкес шыны тәрізді материалға қарағанда 2~3 рет төмен.

Аэрогельді жылу оқшаулау принципі
Қысқартылған жылу беру: Аэрогельдегі нанобөлшектердің шексіз саны торлы қаңқаны құрайды, ал жылу тек нанобөлшектердің шексіз саны бойымен ағып кете алады. Жылу ағыны тек нанобөлшектердің шексіз саны бойымен жүргізілуі мүмкін, бұл қатты денеде жылу берудің шексіз дерлік жолына әкеледі. Қатты денедегі жылу беру мүмкіндігі ең төменгі деңгейге дейін төмендейді.

Термиялық конвекцияның тежелуі : Аэрогельдердің орташа кеуек өлшемі 20-40 нм құрайды, бұл газ молекулаларының орташа еркін диапазонынан 69 нм кіші, ал кеуектердегі газ молекулалары еркін қозғалу қабілетін жоғалтады, бұл конвекцияны мүмкін емес етеді.

Жылулық сәулеленудің төмендеуі : Аэрогельдердегі нанобөлшектер түзген кеуек қабырғалар инфрақызыл қалқандар болып табылады, ал қалқандардың шексіз саны жылулық сәулеленуді айтарлықтай азайтады.

(4) Катализ. Кішкентай бөлшектердің мөлшері, жоғары меншікті бетінің ауданы және аэрогельдің төмен тығыздығы аэрогель катализаторларының белсенділігі мен селективтілігін әдеттегі катализаторларға қарағанда әлдеқайда жоғары етеді және белсенді компоненттер тасымалдаушыда өте біркелкі дисперсті болуы мүмкін, сонымен қатар ол жанама реакциялардың пайда болуын тиімді төмендете алатын тамаша термиялық тұрақтылыққа ие.

(5) Дыбыс оқшаулау. Аэрогельдердің төмен дыбыс жылдамдығының қасиеттері оларды акустикалық кідіріс немесе жоғары температурадағы дыбыс оқшаулау үшін тамаша материал етеді. Аэрогельдің акустикалық кедергісінің айнымалы диапазоны үлкен [103 ~ 107 кг/(㎡-с)], бұл ультрадыбыстық детекторлар үшін тамаша акустикалық кедергіні біріктіретін материал болып табылады. Ультрадыбыстық генераторлар мен детекторлар үшін қолданылатын пьезоэлектрлік керамиканың акустикалық кедергісі 1.5×107кг/(㎡-с), ал ауаның акустикалық кедергісі небәрі 400кг/(㎡-с). Пьезоэлектрлік керамика мен ауа арасындағы акустикалық кедергіні байланыстыратын материал ретінде қалыңдығы 1/4 толқын ұзындығы және шамамен 0.3 г/см³ тығыздығы бар кремний аэрогельді пайдалану дыбыс қарқындылығын 30 дБ арттыруға, акустикалық толқындарды өткізу тиімділігін жақсартуға және құрылғы қолданбаларында сигнал-шуыл арақатынасын төмендетуге мүмкіндік береді.

(6) Сүзу өнімділігі. Наноқұрылымды аэрогельдерді жоғары тиімді газ сүзу материалының жаңа түрі ретінде де пайдалануға болады. Аэрогельдерді ерекше үлкен бетінің ауданына байланысты ғалымдар «супер губкалар» деп атайды және судағы ластаушы заттарды сіңіруге, судан қорғасын мен сынапты соруға өте ыңғайлы, бұл оларды экологиялық апаттармен күресу үшін тамаша материал етеді.

(7) Оптикалық қасиеттер. Таза SiO₂ аэрогель мөлдір және түссіз және оның сыну көрсеткіші (1.006~1.06) ауаның сыну көрсеткішіне өте жақын, яғни SiO₂ аэрогель түскен жарыққа шағылысу жоғалмайды және күн сәулесін тиімді өткізе алады. Сондықтан оны оқшаулау және шуды азайтатын шыны жасау үшін пайдалануға болады.

Қосымша ақпарат алу үшін немесе Техникалық күн парағы және Материал қауіпсіздігі туралы деректер парағын алу үшін бізбен [email protected] электрондық поштасы арқылы немесе +86-28-8411-1861 телефоны арқылы хабарласыңыз .

Кейбір суреттер мен мәтіндер интернеттен көшірілген, ал авторлық құқық түпнұсқа авторға тиесілі. Егер қандай да бір бұзушылық болса, жою үшін бізге хабарласыңыз.