In 1931 het Kistler die vloeistof van die vaste stof geskei deur 'n alkoholiese superkritiese droogtegniek te gebruik en verhoed dat die struktuur van die gas krimp en ineenstort, wat gelei het tot aerogel in die wêreld.
Definisie van Aerogel
Aerogel is 'n liggewig nano-poreuse amorfe vaste materiaal met nanometerskaal mikro-deeltjies wat met mekaar saamgevoeg is om 'n nanometerskaal poreuse netwerkstruktuur te vorm en gevul met 'n groot aantal gasvormige verspreidingsmedia in die netwerkskelet.
Aerogels is nie net 'n funksionele materiaal nie, maar ook 'n nuwe toestand van materie. Die aerogel-toestand verskil fundamenteel van ander toestande van materie in baie eienskappe. Dit het 'n vaste grootte en vorm soos vaste stof, tog kan sy oënskynlike digtheid van 'n maksimum van 1 g/cm³ tot 0.001 g/cm³ (laer as die digtheid van lug) strek; terselfdertyd het dit 'n sponsagtige poreuse struktuur, met veelvuldige eienskappe van mikroskopiese (nanoskaalskelet), makroskopiese (gekondenseerde materie) en mesoskopiese (meervlakkige en fraktale struktuur) eienskappe, wat maak dat aerogels baie unieke eienskappe besit. Dit vertoon baie lae termiese geleidingsvermoë, baie lae elastisiteitsmodulus, baie lae fonontempo, baie lae brekingsindeks, lae diëlektriese konstante, baie lae klankspoed, hoë spesifieke oppervlakarea, baie wye digtheid en brekingsindeksverspreiding, ens.
Klassifikasie van Aerogels
Daar is 'n wye reeks aerogels, wat byna alle materiaalstelsels dek. Oor die algemeen, volgens die chemiese samestelling, kan hulle verdeel word in organiese aerogels, anorganiese aerogels en saamgestelde aerogels, ens. Aerogels kan ook geklassifiseer word in silikon, koolstof, swael, metaaloksied en metaalstelsels volgens hul hoofkomponente.
Die status en rol van Aerogels
Wetenskaplikes sê aerogels sal die wêreld verander.
Aerogel is in die 10ste uitgawe van die Amerikaanse joernaal Science gelys as een van die top 250 warm wetenskap- en tegnologiekwessies. Op 20 Augustus 2007 het The Times berig dat aerogel die wêreld se ligste vaste stof is wat die plofkrag van 1 kg dinamiet kan weerstaan en jou uit die hitte van 'n blaasvlam bo 1300°C kan hou. Wetenskaplikes ondersoek die gebruik van aerogel in alles van supergeïsoleerde ruimtepakke tot superkapasitors tot katalisators tot die volgende generasie tennisrakette. Aerogel beloof om generasies van legendariese materiale soos fenolhars uit die 1930's, koolstofvesel uit die 1980's en silikoon uit die 1990's mee te ding.
Aerogel is verskeie kere in die Guinness Book of World Records gelys as die wêreld se ligste vaste stof. Aerogel het ook 'n baie lae termiese geleidingsvermoë en brekingsindeks en is 39 keer meer isolerend as die beste glasvesels. Aerogel is gebruik om die Russiese Mir-ruimtestasie en die Amerikaanse Mars Pathfinder-rover termies te isoleer, en het reeds 'n belangrike rol in die lugvaartbedryf gespeel.
Geskiedenis van Aerogel Ontwikkeling
In 1931 is aerogels vir die eerste keer deur Kistler by Stanford Universiteit, VSA, voorberei.
1985, die eerste simposium oor aerogels, bekend as ISA, is gereël deur die Instituut vir Fisika aan die Universiteit van Würzburg, Duitsland.
1993 word aerogels gebruik om ruimtepakke, ruimtetuie en ruimtependeltuie te isoleer.
2002, Aspen Aerogel, 'n NASA-maatskappy, is gestig om aerogels te ontwikkel en te vervaardig.
2004, aerogel-navorsing wat deur plaaslike Chinese navorsingsinstellings uitgevoer is.
In 2006 het plaaslike aerogelmaatskappye in China begin om aerogels te ontwikkel.
2017, China gepromulgeer, GB/T 34336-201, nie-poreuse Aerogel Saamgestelde Insulation Products
In 2021 het die Staatsraad "Aksieplan vir koolstof wat die piek teen 2023 bereik" uitgereik oor die versnelling van die navorsing en ontwikkeling van koolstofvesel, aerogel, spesiale staal en ander basiese materiale.
Die sleutel eienskappe van Aerogels
(1) Ultra-lig. Aerogel is die wêreld se minste digte vaste stof, met 'n minimum digtheid van een sesde van die massa lug. Die omvang van digtheidsvariasie is oor die algemeen 0.001~1g/cm³.
(2) Hoë porositeit en hoë spesifieke oppervlakte. Die porositeit is 80% ~ 99.9%, die spesifieke oppervlak is 200 ~ 1000m2/g, en die tipiese grootte van die porieë is 1 ~ 100nm.
(3) Super termiese isolasie. Die aerogel se skraal nano-netwerkstruktuur beperk effektief die voortplanting van plaaslike termiese opwekking, en sy vastestof termiese geleidingsvermoë is 2~3 ordes van grootte laer as dié van die ooreenstemmende glasagtige materiaal.
Die beginsel van aerogel termiese isolasie
Verminderde termiese oordrag: Die oneindige aantal nanopartikels in aerogel vorm 'n maasskelet, en hitte kan net langs 'n oneindige aantal nanopartikels vloei. Die hittevloei kan slegs langs 'n oneindige aantal nanopartikels gelei word, wat 'n byna oneindige pad van hitte-oordrag in die vastestof tot gevolg het. Die hitte-oordrag in die vaste stof word tot die laagste moontlike vlak verminder.
Inhibisie van termiese konveksie : Die gemiddelde poriegrootte van aerogels is 20-40 nm, wat kleiner is as die gemiddelde vrye omvang van gasmolekules van 69 nm, en die gasmolekules in die porieë verloor hul vermoë om vrylik te beweeg, wat konveksie byna onmoontlik maak.
Verminderde termiese straling : Die poriewande wat deur die nanopartikels in aerogels gevorm word, is infrarooi skilde, en die oneindige aantal skilde verminder termiese straling aansienlik.
(4) Katalise. Die klein deeltjiegrootte, hoë spesifieke oppervlakarea en lae digtheid van aerogel maak die aktiwiteit en selektiwiteit van aerogel-katalisatore baie hoër as konvensionele katalisators, en die aktiewe komponente kan baie eenvormig in die draer versprei word, en dit het ook uitstekende termiese stabiliteit, wat die voorkoms van newe-reaksies effektief kan verminder.
(5) Klankisolasie. Die lae klanksnelheidseienskappe van aerogels maak dit 'n ideale materiaal vir akoestiese vertraging of hoë temperatuur klankisolasie. Die veranderlike omvang van akoestiese impedansie van aerogel is groot [103 ~ 107kg/(㎡-s)], wat 'n meer ideale akoestiese weerstandkoppelingsmateriaal vir ultrasoniese detektors is. Die akoestiese weerstand van piëzo-elektriese keramiek wat gebruik word vir ultrasoniese kragopwekkers en detektors is 1.5 × 107 kg/(㎡-s), terwyl die akoestiese weerstand van lug slegs 400kg/(㎡-s) is. Die gebruik van silikon-aerogel met 'n dikte van 1/4 golflengte en 'n digtheid van ongeveer 0.3g/cm³ as die akoestiese weerstandkoppelingsmateriaal tussen piëzo-elektriese keramiek en lug kan die klankintensiteit met 30dB verhoog, die transmissiedoeltreffendheid van akoestiese golwe verbeter en die sein-tot-geraas-verhouding in toesteltoepassings verminder.
(6) Filtreerprestasie. Nanogestruktureerde aerogels kan ook as 'n nuwe tipe hoogs doeltreffende gasfiltrasiemateriaal gebruik word. As gevolg van sy buitengewoon groot spesifieke oppervlak, word daar na aerogels deur wetenskaplikes verwys as "supersponse" en is dit ideaal om besoedelingstowwe in water te adsorbeer, lood en kwik uit water uit te suig, wat dit 'n uitstekende materiaal maak vir die hantering van ekologiese rampe.
(7) Optiese eienskappe. Suiwer SiO₂ aerogel is deursigtig en kleurloos, en sy brekingsindeks (1.006~1.06) is baie naby aan dié van lug, wat beteken dat SiO₂ aerogel byna geen weerkaatsingsverlies aan invallende lig het nie en effektief sonlig kan oordra. Daarom kan dit gebruik word om isolasie- en geraasverminderingsglas te maak.
Vir meer inligting of die tegniese datumblad en materiaalveiligheidsdatablad, kontak ons asseblief per e-pos: [email protected] , of skakel ons by: +86-28-8411-1861.
Sommige prente en tekste word vanaf die internet gereproduseer, en die kopiereg behoort aan die oorspronklike outeur. As daar enige oortreding is, kontak ons asseblief om dit uit te vee.