Structura aerogelului este uneori eufemistic denumit „fir de perle“. După cum reiese din ilustrație, o comparație suficient de precisă
Probele de „praf de stele“ de la cometa 81P / sălbatice capturate capcane aerogel de cercetare aparate Stardust
aerogel Grafenul creat de membrii Universitatea Zhejiang din Hangzhou - cel mai ușor solid în lume
Aerogels, respirabil rezistent la căldură, capabil de apă sau ulei de absorbție poate fi - în funcție de materialul de fabricație - servi ca un conductor electric sau cel puțin un material izolant eficient. Cu toate acestea, în ciuda faptului că a fost inventat aerogelului aproape un secol în urmă, domeniul său de aplicare este limitat în prezent. Acest lucru se datorează în primul rând prețului foarte ridicat.
Prețul de cost al materiilor prime pentru aerogelului este de aproximativ 1000 $ pe centimetru cub, iar asta nu e de numărare grave consumatoare de timp. Și de timp, după cum știm, aceasta este cea mai scumpă resursă. Oricum, astăzi aerogelului este mult mai scumpă decât aurul. Al doilea dezavantaj - plasticitatea excesiv de scăzut, adică aerogels sunt foarte fragile. Ei vor suporta presiunea, dar nu a lovit.
Aerogel în bucătărie?
Practic, pentru a face aerogelului acasă posibil. Dar va fi foarte scump, dificil, și cu mare probabilitate rezultatul este oarecum diferit de așteptările. „Sources“ servește gel - materialul (sau, mai degrabă, sistem dispersa) format din două componente - ochiurile macromoleculare și cu greutate moleculară mică de solvent, umplerea porilor plasei. „Umplere“ poate fi apă, alcool, hidrocarburi, iar structura - dioxid de siliciu, oxid de aluminiu, gelatină, etc. In aerogelului, vehiculul lichid este înlocuit cu aer, iar structura poroasă obținută ...
Primele aerogelurile au fost produse din așa-numitul alkogelya - silice (structură formată din soluții acid silicic), dintre care porii au fost umplute cu alcool. S-ar părea că ar putea fi mai ușor pentru a elimina component lichid suficient și înlocuiți de gaz. Dar dacă țineți o astfel de operațiune aproximativ, structura „se prăbușește“ și deformate. Deci, obtinerea aerogel implică anumite dificultăți.
Cel mai simplu mod, care este folosit în anii 1920, inventatorul aerogels Samuel Kistler, după cum urmează. Mai întâi gelul este încălzit la un punct critic - o astfel de temperatură și presiune la care proprietățile lichide și gaz nu diferă între ele. Apoi, presiunea a fost redusă, menținând temperatura critică - când această substanță își păstrează starea gazoasă.
Apoi, a doua etapă, iar temperatura este redusă - în structura alcoolului cu prea scăzut, astfel încât să poată condensa înapoi în lichid și pori gel sunt umplute cu gaz (aer). Ca rezultat, vom obține o structură non-deformate - aerogel. Acest lucru pare ușor, dar pentru a construi dispozitivul de bucătărie pentru a conduce gel la temperatura critică, cu atât mai mult presiunea - nu este banală. Dar ne grăbim să observăm, este foarte posibil, și există precedente.
Materia primă
Aerogel se poate face dintr-un număr mare de materiale - diverși polimeri, metale etc. Cele mai frecvente în industrie (dacă acest lucru poate fi numit „spread“), trei tipuri pe baza de siliciu, oxizi metalici și hidrocarburi ... În cele mai multe cazuri, primul tip utilizate în experimente.
Aerogeluri-aer de siliciu uite albastru. Culoarea lor, deoarece materialul conține un număr mare de particule de silice (silice) și aer sau de gaz pori umplute de dimensiuni nanometrice, care imprastie lungimi de undă scurte (albastre și violet) sunt mai bune decât lungimea de undă lungă. Aceasta este, pentru același motiv pentru care cer într-o zi clar are o nuanță albastru: datorită difuzia luminii de către moleculele de gaz în atmosferă.
Aerogels bazat pe geluri de negru de fum, și se aseamănă în aparență și a cărbunelui tactil, doar foarte ușoară. Cu suprafață foarte mare și fiind bune conductoare, ele pot fi folosite pentru fabricarea supercapacitorilor sau celule de combustie.
În final, aerogels pe bază de oxizi metalici utilizați drept catalizatori în reacțiile chimice și în producerea de explozivi, nanotuburi de carbon, etc. Spre deosebire de silikogelevyh și carbon omologii, aerogels metal pot fi de diferite culori - .., în funcție de metalul utilizat.
Ce să fac?
Aerogels sunt utilizate într-o gamă destul de largă de domenii, dar, ca să spunem așa, un pic. Una dintre principalele industrii care utilizează materiale similare - spațiu.
În principiu, ca capcana pot fi utilizate și alte substanțe, dar nimic nu se putea compara cu aerogelului printr-o combinație de „greutate redusă. - capacitate mare de absorbție“
Desigur, spațiul nu este un singur om în viață. Pentru a avea mult mai important de cercetare și aplicații ale unei invenții. Este interesant faptul că, în stadiile timpurii ale Aerogeluri au încercat să se aplice în aproape toate domeniile existenței umane - de la produse cosmetice la explozivi, de la țigări la frigidere.
Proprietățile sale absorbante permit să-l folosească ca un agent de îngroșare în bombe cu napalm, și a fost utilizat la fabricarea produselor de vopsire și așa mai departe. D. Pentru un sfert de secol, Monsanto a fost singurul producător aerogelurilor din lume, dar în anii 1970, și ea a transformat producția de substanțe ciudate. Cererea a fost prea mic și prea scump și periculos să suspende judecarea cauzei.
Dar, în anii 1980, oamenii de știință au dezvoltat o serie de metode mai simple de aerogelurilor producătoare. Alcoolul a fost înlocuit cu dioxid de carbon, și gelurile de silice utilizate în fabricarea tehnologiei alcoxizilor de siliciu a redus de toxicitate și creșterea ratei de producție. Aerogel a câștigat din nou o valoare comercială și a primit oa doua șansă.
Acum Aerogeluri sunt utilizate în diverse industrii, de exemplu, în producția de materiale de construcții și silicon. Aerogel pot fi găsite în vopsele, produse cosmetice, țesături impermeabile și rezistente la foc în industria nucleară. Dar principala utilizare a găsit în domeniul materialelor izolatoare.
În special, acesta este un material refractar ideal care poate crește siguranța la foc a clădirilor, precum și structura de izolare termică pentru zonele greu accesibile (de exemplu, fantă fereastră în punctul de deschidere). Da, costul este mare, dar dacă este folosit în anumite locuri lasă chiar mai puțin decât metodele convenționale. În cazul în care noile metode, mai puțin costisitoare de producție a aerogelului și costul acesteia va scădea să fie dezvoltat în viitorul apropiat, aerogelului ar putea deveni o marfă. Aluminiu, nailon sau lemn.
Mai departe la viitor
Substanța a început așa cum este descris în Leventis, a primit numele X-aerogelurile - acestea sunt mai durabile și elastice, dar, pe de altă parte, producția lor este foarte periculos și este nevoie de mai mult timp. Proprietăți izolante deteriorat. X-aerogels pot fi aplicate în producția de armuri, anvelope, avioane. aerogels de carbon poate fi utilizat pentru a crea supercapacitors și pile de combustie.
Știința modernă se bazează adesea pe studii care sunt efectuate în laboratoare bine echipate instituții întregi. Aerogel, destul de ciudat, ea poate fi angajată și om de știință solitar - echipamentul necesar este relativ accesibil. Acest lucru deschide oportunități suficiente pentru cercetare. Pe internet puteți găsi site-uri întregi dedicate metode și rețete pentru producerea de aerogelurilor.
Dar se pare că nu au răspuns la două întrebări importante puse la începutul materialului: dacă aerogelului poate fi de fapt mai ușor decât aerul, și de ce aerogel grafen chineză a devenit o senzație. Densitatea diferitelor aerogeluri variază de obicei de la 0.001 la 0,5 g / cm3 (de obicei, de ordinul a 0,02 g / cm3) și aer densitate - 0,001225 g / cm3.
Aceasta este, de fapt, aerogelului poate fi un pic mai ușor decât aerul - un efect obținut prin eliminarea aerului din pori și înlocuirea acestuia cu gaz, mai ușor decât aerul. oamenii de știință chinezi au stabilit un record, realizând o densitate de 0,00016 g / cm3. Recordul anterior aparținea materiale cu densitate ultra-joasa acum numit aerograf ani stabilit oamenii de știință germani - densitatea acestuia a fost de 0,0002 g / cm3.
Principala realizare a poporului chinez, nu numai în dezvoltarea unei noi metode de producere a aerogelurilor și stabilirea înregistrare, dar, de asemenea, proprietățile excelente ale aerogel grafen el surprinzător de rezistentă (recuperare după o comprimare de 90%), și capabile să absoarbă cantitatea de lichid (ulei), de 900 de ori propria sa masă. Este probabil ca noua substanță va fi o mare captator de moloz oceanic și, mai important, poluanți în apă, cum ar fi uleiul.
În general, aplicarea practică a largă aerogelurilor în viața de zi cu zi, cum se spune, pe nas. Adevărat, este complet de neînțeles faptul că mărimea nasului.
Pe site-ul aerogel.org conține instrucțiuni pas cu pas pentru producerea de plante pentru uscarea supracritică - același dispozitiv, care va permite să obțină aerogels în casă, precum și un set de instrucțiuni pentru crearea diferitelor tipuri de aerogels.