Аэрогель гэж юу вэ?

Аэргелийн төрөлт

1931 онд Кистлер спиртийн хэт критик хатаах аргыг ашиглан шингэнийг хатуу бодисоос салгаж, хийн бүтцийг агшиж, нурахаас сэргийлж, дэлхийн хэмжээнд аэрогелийг бий болгосон.

Аэргелийн тодорхойлолт
Аэрогель нь нанометрийн хэмжээтэй сүвэрхэг сүлжээний бүтцийг бий болгохын тулд нанометрийн хэмжээтэй бичил хэсгүүдийг нэгтгэж, сүлжээний араг ясанд олон тооны хийн тархалттай бодисоор дүүрсэн хөнгөн нано сүвэрхэг аморф хатуу материал юм.

Аэрогель нь зөвхөн функциональ материал төдийгүй материйн шинэ төлөв юм. Аэргелийн төлөв байдал нь олон шинж чанараараа бусад материйн төлөв байдлаас үндсэндээ ялгаатай. Энэ нь хатуу биет шиг тогтмол хэмжээ, хэлбэртэй боловч түүний харагдах нягт нь хамгийн ихдээ 1 г/см³-ээс 0.001 г/см³ (агаарын нягтралаас бага) хүртэл байж болно; Үүний зэрэгцээ энэ нь хөвөн хэлбэртэй сүвэрхэг бүтэцтэй, микроскоп (нано масштабтай араг яс), макроскоп (конденсац) ба мезоскоп (олон түвшний болон фрактал бүтэц) шинж чанартай олон шинж чанартай тул аэрогель нь олон өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Энэ нь маш бага дулаан дамжилтын илтгэлцүүр, маш бага уян хатан модуль, маш бага фонон хурд, маш бага хугарлын илтгэгч, бага диэлектрик тогтмол, дууны маш бага хурд, өндөр хувийн гадаргуугийн талбай, маш өргөн нягтрал, хугарлын индексийн тархалт гэх мэт.

Аэрогельсийн ангилал
Бараг бүх материаллаг системийг хамарсан олон төрлийн аэрогель байдаг. Ерөнхийдөө химийн найрлагаар нь органик аэрогель, органик бус аэрогель, нийлмэл аэрогель гэх мэт төрөлд хуваагдана.Мөн аэрогелийг үндсэн бүрэлдэхүүнээр нь цахиур, нүүрстөрөгч, хүхэр, металлын исэл, металлын систем гэж ангилдаг.

Аэрогельсийн байдал ба үүрэг
Эрдэмтэд аэрогель дэлхийг өөрчилнө гэж мэдэгджээ.

АНУ-ын “Science” сэтгүүлийн 10 дахь дугаарт “Аэрогель” нь шинжлэх ухаан, технологийн шилдэг 250 асуудлын нэгд багтжээ. 20 оны 2007-р сарын 1-нд The ​​Times сонинд аэрогель нь 1300 кг динамитын тэсрэх хүчийг тэсвэрлэж, 1930 хэмээс дээш температурт үлээгч бамбарын халуунд өртөхөөс хамгаалж чадах дэлхийн хамгийн хөнгөн хатуу бодис гэж мэдээлжээ. Эрдэмтэд хэт дулаалгатай сансрын костюм, суперконденсатор, катализатор, дараагийн үеийн теннисний цохиур хүртэл бүх зүйлд аэрогелийг ашиглах талаар судалж байна. Airgel нь 1980-аад оны фенолын давирхай, 1990-аад оны нүүрстөрөгчийн эслэг, XNUMX-ээд оны силикон зэрэг домогт материалуудын үе үеийн өрсөлдөгчид амлаж байна.

Аэргель нь дэлхийн хамгийн хөнгөн хатуу биет гэдгээрээ Гиннесийн номонд хэд хэдэн удаа бүртгэгдсэн байдаг. Аэрогель нь маш бага дулаан дамжуулалт, хугарлын илтгэгчтэй бөгөөд хамгийн сайн шилэн утаснаас 39 дахин илүү тусгаарлагч юм. Аэрогелийг Оросын Мир сансрын станц болон АНУ-ын Ангараг гаригийн Pathfinder роверыг дулаан тусгаарлахад ашигласан бөгөөд сансар судлалын салбарт аль хэдийн чухал үүрэг гүйцэтгэсэн.

Аэргелийн хөгжлийн түүх
1931 онд АНУ-ын Стэнфордын их сургуульд Кистлер анх аэрогелийг бэлтгэсэн.
1985 онд ISA гэгддэг аэрогелийн анхны симпозиумыг Германы Вюрцбургийн их сургуулийн Физикийн хүрээлэн зохион байгуулав.
1993 онд аэрогель нь скафандр, сансрын хөлөг, сансрын хөлгүүдийг тусгаарлахад ашигладаг.
2002 онд НАСА-гийн Aspen Aerogel компани аэрогель боловсруулж, үйлдвэрлэх зорилгоор байгуулагдсан.
2004 он, Хятадын дотоодын судалгааны хүрээлэнгүүдийн хийсэн аэрогелийн судалгаа.
2006 онд Хятадын дотоодын аэрогель үйлдвэрүүд аэрогель үйлдвэрлэж эхэлсэн.
2017, Хятад зарласан, GB/T 34336-201, нүх сүвэрхэггүй аэрогель нийлмэл тусгаарлагч бүтээгдэхүүн
2021 онд Төрийн зөвлөл нүүрстөрөгчийн эслэг, аэрогель, тусгай ган болон бусад үндсэн материалын судалгаа, боловсруулалтыг түргэтгэх тухай "Нүүрстөрөгчийг 2023 он гэхэд дээд цэгтээ хүргэх үйл ажиллагааны төлөвлөгөө" гаргасан.

Аэрогельсийн үндсэн шинж чанарууд
(1) Хэт хөнгөн. Аэрогель нь дэлхийн хамгийн бага нягттай хатуу биет бөгөөд хамгийн бага нягт нь агаарын массын зургааны нэгтэй тэнцэнэ. Нягтын өөрчлөлтийн хүрээ нь ерөнхийдөө 0.001~1г/см³ байна.

(2) Өндөр сүвэрхэг, өндөр өвөрмөц гадаргуугийн талбай. Сүвэрхэг чанар 80%~99.9%, хувийн гадаргуугийн талбай нь 200~1000м2/г, нүхний ердийн хэмжээ нь 1~100нм байна.

(3) Супер дулаан тусгаарлагч. Аэрогелийн нарийхан нано сүлжээний бүтэц нь орон нутгийн дулааны өдөөлтийг үр дүнтэйгээр хязгаарладаг бөгөөд түүний хатуу дулаан дамжуулалт нь харгалзах шилэн материалаас 2-3 дахин бага байна.

Аэргелийн дулаан тусгаарлах зарчим
Дулаан дамжуулалтыг бууруулсан: Аэрогель дэх хязгааргүй тооны нано бөөмс нь торон араг ясыг үүсгэдэг бөгөөд дулаан нь зөвхөн хязгааргүй тооны нано бөөмсийн дагуу урсаж чаддаг. Дулааны урсгал нь зөвхөн хязгааргүй тооны нано бөөмсийн дагуу явагдах боломжтой бөгөөд энэ нь хатуу биет дэх дулаан дамжуулах бараг хязгааргүй замыг бий болгодог. Хатуу бодисын дулаан дамжуулалтыг хамгийн бага түвшинд хүртэл бууруулдаг.

Дулааны конвекцийг дарангуйлах : Аэрогелийн дундаж нүх сүвний хэмжээ нь 20-40 нм бөгөөд энэ нь хийн молекулуудын дундаж чөлөөт муж болох 69 нм-ээс бага бөгөөд нүх сүв дэх хийн молекулууд чөлөөтэй хөдлөх чадвараа алдаж, конвекцийг бараг боломжгүй болгодог.

Дулааны цацрагийг бууруулах : Аэрогель дэх нано хэсгүүдээс үүссэн нүх сүвний хана нь хэт улаан туяаны хамгаалалт бөгөөд хязгааргүй тооны хамгаалалт нь дулааны цацрагийг эрс бууруулдаг.

(4) Катализ. Жижиг хэсгүүдийн хэмжээ, өндөр хувийн гадаргуугийн талбай, аэрогелийн нягт бага зэрэг нь аэрогелийн катализаторын идэвхжил, сонгомол чанарыг ердийн катализатороос хамаагүй өндөр болгодог бөгөөд идэвхтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь зөөгч дотор маш жигд тархаж чаддаг, мөн энэ нь маш сайн дулааны тогтвортой байдал бөгөөд энэ нь гаж урвалын илрэлийг үр дүнтэй бууруулдаг.

(5) Дуу чимээ тусгаарлагч. Аэрогелийн дууны хурд багатай шинж чанар нь тэдгээрийг акустик саатал эсвэл өндөр температурт дуу чимээ тусгаарлахад тохиромжтой материал болгодог. Аэргелийн акустик эсэргүүцэлийн хувьсах хүрээ нь том [103 ~ 107кг/(㎡-с)] бөгөөд энэ нь хэт авианы мэдрэгчийг илүү тохиромжтой акустик эсэргүүцэх холбох материал юм. Хэт авианы генератор ба детекторуудад ашигладаг пьезоэлектрик керамикийн акустик эсэргүүцэл нь 1.5×107кг/(㎡-с) байхад агаарын акустик эсэргүүцэл ердөө 400кг/(㎡-с) байна. Пьезоэлектрик керамик ба агаарын хоорондох акустик эсэргүүцлийг холбох материал болгон 1/4 долгионы урттай, ойролцоогоор 0.3 г/см³ нягттай цахиурын аэрогель ашиглах нь дууны эрчмийг 30 дБ-ээр нэмэгдүүлж, акустик долгионы дамжуулах үр ашгийг сайжруулж, төхөөрөмжийн хэрэглээнд дохио-дуу чимээний харьцааг бууруулдаг.

(6) Шүүлтүүрийн гүйцэтгэл. Нано бүтэцтэй аэрогелийг мөн өндөр үр ашигтай хийн шүүлтүүрийн шинэ төрлийн материал болгон ашиглаж болно. Гадаргуугийн онцгой том талбайтай тул аэрогелийг эрдэмтэд "супер хөвөн" гэж нэрлэдэг бөгөөд усан дахь бохирдуулагчийг шингээж, уснаас хар тугалга, мөнгөн усыг сорж, экологийн гамшигтай тэмцэхэд маш сайн материал болдог.

(7) Оптик шинж чанар. Цэвэр SiO₂ аэрогель нь тунгалаг, өнгөгүй бөгөөд хугарлын илтгэгч (1.006~1.06) нь агаарын хугарлын илтгэгчтэй маш ойролцоо байдаг нь SiO₂ аэрогель нь туссан гэрэлд ойлтын алдагдал бараг байхгүй, нарны гэрлийг үр дүнтэй дамжуулдаг гэсэн үг юм. Тиймээс дулаалга, дуу чимээг бууруулах шил хийхэд ашиглаж болно.

Дэлгэрэнгүй мэдээлэл авахыг хүсвэл эсвэл Техникийн огнооны хуудас болон Материалын аюулгүй байдлын мэдээллийн хуудсыг [email protected] имэйл хаягаар эсвэл +86-28-8411-1861 утсаар холбогдоно уу .

Зарим зураг, бичвэрийг интернетээс хуулбарласан бөгөөд зохиогчийн эрх нь анхны зохиогчид хамаарна. Хэрэв ямар нэгэн зөрчил байвал бидэнтэй холбогдож устгана уу.