Në vitin 1931, Kistler ndau lëngun nga trupi i ngurtë duke përdorur një teknikë të tharjes superkritike alkoolike dhe e mbajti strukturën e gazit nga tkurrja dhe shembja, duke rezultuar në aerogel në botë.
Përkufizimi i Airgel
Airgel është një material i ngurtë amorf i lehtë nano-poroz me mikro-grimca në shkallë nanometërsh të grumbulluara me njëra-tjetrën për të formuar një strukturë rrjeti poroze në shkallë nanometër dhe të mbushur me një numër të madh mediash dispersioni të gaztë në skeletin e rrjetit.
Aerogelet nuk janë vetëm një material funksional, por edhe një gjendje e re e materies. Gjendja airgel është thelbësisht e ndryshme nga gjendjet e tjera të materies në shumë veti. Ka një madhësi dhe formë fikse si lëndë e ngurtë, megjithatë dendësia e tij e dukshme mund të shtrihet nga një maksimum prej 1 g/cm³ deri në 0.001 g/cm³ (më e ulët se dendësia e ajrit); në të njëjtën kohë, ai ka një strukturë poroze në formë sfungjeri, me veti të shumta të karakteristikave mikroskopike (skeleti në shkallë nano), makroskopike (materia e kondensuar) dhe mezoskopike (struktura me shumë nivele dhe fraktale), duke bërë që aerogelët të kenë shumë veti unike. Ai shfaq përçueshmëri termike shumë të ulët, modul elasticiteti shumë të ulët, shpejtësi shumë të ulët të fononit, indeks shumë të ulët thyerjeje, konstante dielektrike të ulët, shpejtësi shumë të ulët të zërit, sipërfaqe specifike të lartë, densitet shumë të gjerë dhe shpërndarje të indeksit të thyerjes, etj.
Klasifikimi i aerogeleve
Ekziston një gamë e gjerë aerogelësh, që mbulojnë pothuajse të gjitha sistemet materiale. Në përgjithësi, sipas përbërjes kimike, ato mund të ndahen në aerogele organike, aerogele inorganike dhe aerogela të përbëra, etj. Aerogelet mund të klasifikohen gjithashtu në silikon, karbon, squfur, oksid metali dhe sisteme metalike sipas përbërësve të tyre kryesorë.
Statusi dhe Roli i Aerogels
Shkencëtarët thonë se aerogelët do të ndryshojnë botën.
Airgel u rendit si një nga 10 çështjet më të nxehta të shkencës dhe teknologjisë në numrin e 250-të të revistës amerikane Science. Më 20 gusht 2007, The Times raportoi se aeroxheli është trupi më i lehtë në botë që mund t'i rezistojë fuqisë shpërthyese prej 1 kg dinamiti dhe t'ju mbajë larg nxehtësisë së një ndezësi mbi 1300°C. Shkencëtarët po eksplorojnë përdorimin e aerogelit në çdo gjë, nga kostumet hapësinore të superizoluara te superkondensatorët, katalizatorët e deri te gjenerata e ardhshme e raketave tenisi. Airgel premton të rivalizojë gjeneratat e materialeve legjendare si rrëshira fenolike nga vitet 1930, fibra karboni nga vitet 1980 dhe silikoni nga vitet 1990.
Airgel është renditur në Librin e Rekordeve Botërore Guinness disa herë si trupi më i lehtë në botë. Airgel gjithashtu ka një përçueshmëri termike dhe indeks thyes shumë të ulët dhe është 39 herë më izolues se fibrat më të mira të qelqit. Airgel është përdorur për të izoluar termikisht stacionin hapësinor rus Mir dhe roverin amerikan Mars Pathfinder, dhe tashmë ka luajtur një rol jetik në industrinë e hapësirës ajrore.
Historia e zhvillimit të Airgel
1931, aerogelët u përgatitën për herë të parë nga Kistler në Universitetin Stanford, SHBA.
1985, simpoziumi i parë mbi aerogelët, i njohur si ISA, u organizua nga Instituti i Fizikës në Universitetin e Würzburg, Gjermani.
1993, aerogelët përdoren për të izoluar kostumet hapësinore, anijet kozmike dhe anijet kozmike.
2002, Aspen Aerogel, një kompani e NASA-s, u krijua për të zhvilluar dhe prodhuar aerogels.
2004, hulumtimi airgel i kryer nga institutet kërkimore vendase kineze.
Në vitin 2006, kompanitë vendase të airgel në Kinë filluan të zhvillojnë aerogels.
2017, shpallur nga Kina, GB/T 34336-201, Produkte izolimi të përbërë jo poroz me ajrogel
Në vitin 2021, Këshilli i Shtetit nxori "Planin e Veprimit për arritjen e kulmit të karbonit deri në vitin 2023" për përshpejtimin e kërkimit dhe zhvillimit të fibrave të karbonit, aerogelit, çelikut special dhe materialeve të tjera bazë.
Karakteristikat kryesore të Aerogels
(1) Ultra-lehtë. Aeroxheli është ngurtësi më pak i dendur në botë, me një densitet minimal prej një të gjashtën e masës së ajrit. Gama e ndryshimit të densitetit është përgjithësisht 0.001~1g/cm³.
(2) Porozitet i lartë dhe sipërfaqja specifike e lartë. Poroziteti është 80%~99.9%, sipërfaqja specifike është 200~1000m2/g dhe madhësia tipike e poreve është 1~100nm.
(3) Super termoizolim. Struktura e hollë e nano-rrjetit të aerogelit në mënyrë efektive kufizon përhapjen e ngacmimit termik lokal dhe përçueshmëria e tij termike në gjendje të ngurtë është 2 ~ 3 rend magnitudë më e ulët se ajo e materialit përkatës të qelqtë.
Parimi i izolimit termik të aerogelit
Transferimi termik i reduktuar: Numri i pafund i nanogrimcave në aerogel formon një skelet rrjetë dhe nxehtësia mund të rrjedhë vetëm përgjatë një numri të pafund nanogrimcash. Rrjedha e nxehtësisë mund të kryhet vetëm përgjatë një numri të pafund nanogrimcash, duke rezultuar në një rrugë pothuajse të pafund të transferimit të nxehtësisë në lëndë të ngurtë. Transferimi i nxehtësisë në lëndë të ngurtë reduktohet në nivelin më të ulët të mundshëm.
Frenimi i konvekcionit termik : Madhësia mesatare e poreve të aerogeleve është 20-40 nm, që është më e vogël se diapazoni mesatar i lirë i molekulave të gazit prej 69 nm, dhe molekulat e gazit në pore humbasin aftësinë e tyre për të lëvizur lirisht, duke e bërë konvekcionin pothuajse të pamundur.
Rrezatim termik i reduktuar : Muret e poreve të formuara nga nanopjesëzat në aerogel janë mburoja infra të kuqe, dhe numri i pafund i mburojave e zvogëlon shumë rrezatimin termik.
(4) Kataliza. Madhësia e vogël e grimcave, sipërfaqja e lartë specifike dhe densiteti i ulët i aerogelit e bëjnë aktivitetin dhe selektivitetin e katalizatorëve të aerogelit shumë më të lartë se katalizatorët konvencionalë, dhe përbërësit aktivë mund të shpërndahen në mënyrë shumë uniforme në bartës, dhe gjithashtu ka stabilitet të shkëlqyer termik, i cili mund të zvogëlojë në mënyrë efektive shfaqjen e reaksioneve anësore.
(5) Izolimi i zërit. Karakteristikat e shpejtësisë së ulët të zërit të aerogelëve i bëjnë ata një material ideal për vonesat akustike ose izolimin e zërit me temperaturë të lartë. Gama e ndryshueshme e rezistencës akustike të aeroxhelit është e madhe [103 ~ 107 kg/(㎡-s)], e cila është një material bashkues më ideal i rezistencës akustike për detektorët tejzanor. Rezistenca akustike e qeramikës piezoelektrike të përdorur për gjeneratorët dhe detektorët tejzanor është 1.5×107 kg/(㎡-s), ndërsa rezistenca akustike e ajrit është vetëm 400 kg/(㎡-s). Përdorimi i aeroxhelit të silikonit me një trashësi 1/4 të gjatësisë së valës dhe një densitet prej rreth 0.3 g/cm³ si material bashkues i rezistencës akustike midis qeramikës piezoelektrike dhe ajrit mund të rrisë intensitetin e zërit me 30 dB, të përmirësojë efikasitetin e transmetimit të valëve akustike dhe të zvogëlojë raportin e sinjalit ndaj zhurmës në pajisje.
(6) Performanca e filtrimit. Aerogelët me nanostrukturë mund të përdoren gjithashtu si një lloj i ri i materialit të filtrimit të gazit shumë efikas. Për shkak të sipërfaqes së tyre jashtëzakonisht të madhe specifike, aerogelët quhen nga shkencëtarët si "super sfungjer" dhe janë idealë për thithjen e ndotësve në ujë, thithjen e plumbit dhe merkurit nga uji, duke i bërë ata një material të shkëlqyeshëm për trajtimin e fatkeqësive ekologjike.
(7) Vetitë optike. Aeroxheli i pastër SiO1.006 është transparent dhe i pangjyrë, dhe indeksi i tij i thyerjes (1.06~XNUMX) është shumë afër atij të ajrit, që do të thotë se aeroxheli SiOXNUMX nuk ka pothuajse asnjë humbje reflektimi ndaj dritës rënëse dhe mund të transmetojë në mënyrë efektive rrezet e diellit. Prandaj, mund të përdoret për të bërë xhami izolues dhe reduktues të zhurmës.
Për më shumë informacion ose për Fletën e të Dhënave Teknike dhe Fletën e të Dhënave të Sigurisë së Materialit, ju lutemi na kontaktoni me anë të email-it: [email protected] ose me zë në numrin: +86-28-8411-1861.
Disa foto dhe tekste janë riprodhuar nga interneti dhe e drejta e autorit i përket autorit origjinal. Nëse ka ndonjë shkelje, ju lutemi na kontaktoni për ta fshirë.