1931-ci ildə Kistler alkoqollu superkritik qurutma texnikasından istifadə edərək mayeni bərkdən ayırdı və qazın strukturunu büzüşmədən və çökmədən qorudu, nəticədə dünyada aerojel yarandı.
Aerogelin tərifi
Aerogel nanometr miqyaslı məsaməli şəbəkə strukturu yaratmaq üçün bir-biri ilə birləşdirilən və şəbəkə skeletində çoxlu sayda qaz dispersiya mühiti ilə doldurulmuş nanometr miqyaslı mikrohissəciklərə malik yüngül nano-məsaməli amorf bərk materialdır.
Aeroqellər təkcə funksional material deyil, həm də maddənin yeni vəziyyətidir. Aerojel vəziyyəti bir çox xüsusiyyətlərə görə maddənin digər vəziyyətlərindən əsaslı şəkildə fərqlənir. O, bərk maddə kimi sabit ölçü və formaya malikdir, lakin onun görünən sıxlığı maksimum 1 q/sm³-dən 0.001 q/sm³-ə qədər (havanın sıxlığından aşağı) ola bilər; eyni zamanda, mikroskopik (nanoölçülü skelet), makroskopik (kondensasiya olunmuş maddə) və mezoskopik (çoxsəviyyəli və fraktal struktur) xassələrə malik olan süngərəbənzər məsaməli quruluşa malikdir və aeroqelləri bir çox unikal xüsusiyyətlərə malik edir. O, çox aşağı istilik keçiriciliyi, çox aşağı elastiklik modulu, çox aşağı fonon dərəcəsi, çox aşağı sındırma indeksi, aşağı dielektrik sabiti, çox aşağı səs sürəti, yüksək xüsusi səth sahəsi, çox geniş sıxlıq və sındırma indeksinin paylanması və s.
Aerojellərin təsnifatı
Demək olar ki, bütün maddi sistemləri əhatə edən aerojellərin geniş çeşidi mövcuddur. Ümumiyyətlə, kimyəvi tərkibinə görə onları üzvi aeroqellər, qeyri-üzvi aeroqellər və kompozit aeroqellər və s. bölmək olar. Aeroqellər həmçinin əsas komponentlərinə görə silisium, karbon, kükürd, metal oksidi və metal sistemlərə təsnif edilə bilər.
Aerojellərin Vəziyyəti və Rolu
Alimlər aeroqellərin dünyanı dəyişəcəyini deyirlər.
Aerogel ABŞ-ın “Science” jurnalının 10-ci sayında ən yaxşı 250 elm və texnologiya problemindən biri kimi qeyd edilmişdir. 20 avqust 2007-ci ildə The Times xəbər verdi ki, aerojel 1 kq dinamitin partlayıcı gücünə tab gətirə bilən və sizi 1300°C-dən yuxarı bir üfleyicinin istiliyindən uzaq saxlaya bilən dünyanın ən yüngül bərk maddəsidir. Alimlər super izolyasiya edilmiş kosmik kostyumlardan tutmuş superkondensatorlara, katalizatorlara və gələcək nəsil tennis raketkalarına qədər hər şeydə aerojeldən istifadəni araşdırırlar. Aerogel 1930-cu illərdən fenol qatranı, 1980-ci illərdən karbon lifi və 1990-cı illərdən silikon kimi əfsanəvi materialların rəqib nəsillərini vəd edir.
Aergel dünyanın ən yüngül bərki kimi bir neçə dəfə Ginnesin Rekordlar Kitabına düşüb. Aerogel həmçinin çox aşağı istilik keçiriciliyinə və sınma indeksinə malikdir və ən yaxşı şüşə liflərdən 39 dəfə daha çox izolyasiya edir. Aerogel Rusiyanın Mir kosmik stansiyasının və ABŞ-ın Mars Pathfinder roverinin istilik izolyasiyası üçün istifadə edilib və artıq aerokosmik sənayedə mühüm rol oynayıb.
Aergel inkişafının tarixi
1931-ci ildə aeroqellər ilk dəfə ABŞ-ın Stanford Universitetində Kistler tərəfindən hazırlanmışdır.
1985-ci ildə Almaniyanın Vürzburq Universitetinin Fizika İnstitutu tərəfindən ISA kimi tanınan aeroqellər üzrə ilk simpozium təşkil edildi.
1993-cü ildə aeroqellər skafandrları, kosmik gəmiləri və kosmik gəmiləri izolyasiya etmək üçün istifadə olunurdu.
2002-ci ildə NASA şirkəti olan Aspen Aerogel aerojelləri inkişaf etdirmək və istehsal etmək üçün yaradılmışdır.
2004, yerli Çin tədqiqat institutları tərəfindən aparılan aerojel tədqiqatı.
2006-cı ildə Çindəki yerli aerojel şirkətləri aerojellər hazırlamağa başladılar.
2017, Çin elan edildi, GB/T 34336-201, Məsaməsiz Aerogel Kompozit İzolyasiya Məhsulları
2021-ci ildə Dövlət Şurası karbon lifi, aerojel, xüsusi polad və digər əsas materialların tədqiqi və inkişafının sürətləndirilməsinə dair “2023-cü ilə qədər Karbonun zirvəyə çatması üçün Fəaliyyət Planı” nəşr etdi.
Aerojellərin əsas xüsusiyyətləri
(1) Ultra yüngül. Aerogel dünyanın ən az sıxlığı olan bərk maddədir, minimum sıxlığı hava kütləsinin altıda bir hissəsidir. Sıxlığın dəyişmə diapazonu ümumiyyətlə 0.001~1q/sm³ təşkil edir.
(2) Yüksək gözeneklilik və yüksək xüsusi səth sahəsi. Gözeneklilik 80% ~ 99.9%, xüsusi səth sahəsi 200 ~ 1000 m2 / g, məsamələrin tipik ölçüsü 1 ~ 100 nm-dir.
(3) Super istilik izolyasiyası. Aerojelin incə nano-şəbəkə strukturu yerli istilik həyəcanının yayılmasını effektiv şəkildə məhdudlaşdırır və onun bərk cisim istilik keçiriciliyi müvafiq şüşəvari materialdan 2-3 dərəcə aşağıdır.
Aerojel istilik izolyasiyasının prinsipi
Azaldılmış istilik ötürülməsi: Aerojeldəki sonsuz sayda nanohissəciklər mesh skeleti əmələ gətirir və istilik yalnız sonsuz sayda nanohissəciklər boyunca axa bilər. İstilik axını yalnız sonsuz sayda nanohissəciklər boyunca aparıla bilər ki, bu da bərk cisimdə demək olar ki, sonsuz istilik ötürülməsi yolu ilə nəticələnir. Bərk cisimdə istilik ötürülməsi mümkün olan ən aşağı səviyyəyə endirilir.
Termal konveksiyanın inhibə edilməsi : Aerogellərin orta məsamə ölçüsü 20-40 nm-dir ki, bu da qaz molekullarının orta sərbəst diapazonu olan 69 nm-dən kiçikdir və məsamələrdəki qaz molekulları sərbəst hərəkət etmək qabiliyyətini itirir və bu da konveksiyanı demək olar ki, mümkünsüz edir.
Azaldılmış istilik radiasiyası : Aerogellərdəki nanopartikulların əmələ gətirdiyi məsamə divarları infraqırmızı qalxanlardır və sonsuz sayda qalxan istilik radiasiyasını xeyli azaldır.
(4) Kataliz. Kiçik hissəcik ölçüsü, yüksək xüsusi səth sahəsi və aerojelin aşağı sıxlığı aerojel katalizatorlarının aktivliyini və seçiciliyini adi katalizatorlardan qat-qat yüksək edir və aktiv komponentlər daşıyıcıda çox bərabər şəkildə səpələnə bilər və o, həmçinin əla istilik sabitliyinə malikdir, bu da yan reaksiyaların baş verməsini effektiv şəkildə azalda bilər.
(5) Səs izolyasiyası. Aerojellərin aşağı səs sürəti xüsusiyyətləri onları akustik gecikmə və ya yüksək temperaturda səs izolyasiyası üçün ideal material halına gətirir. Aerojelin akustik empedansının dəyişən diapazonu böyükdür [103 ~ 107 kq/(㎡-s)], bu, ultrasəs detektorları üçün daha ideal akustik müqavimət birləşdirici materialdır. Ultrasəs generatorları və detektorları üçün istifadə olunan pyezoelektrik keramikaların akustik müqaviməti 1.5×107 kq/(㎡-s), havanın akustik müqaviməti isə cəmi 400 kq/(㎡-s) təşkil edir. Pyezoelektrik keramika və hava arasında akustik müqavimət birləşdirici material kimi qalınlığı 1/4 dalğa uzunluğuna və təxminən 0.3 q/sm³ sıxlığa malik silikon aerojeldən istifadə səs intensivliyini 30 dB artıra, akustik dalğaların ötürülmə səmərəliliyini yaxşılaşdıra və cihaz tətbiqlərində siqnalın səs-küy nisbətini azalda bilər.
(6) Filtrləmə performansı. Nanostrukturlu aerojellər yüksək səmərəli qaz filtrasiya materialının yeni növü kimi də istifadə edilə bilər. Fövqəladə böyük spesifik səth sahəsinə görə aeroqellər elm adamları tərəfindən “super süngərlər” adlandırılır və suda çirkləndiriciləri adsorbsiya etmək, qurğuşunu və civəni sudan əmmək üçün idealdır və onları ekoloji fəlakətlərlə mübarizə üçün əla material edir.
(7) Optik xüsusiyyətlər. Saf SiO₂ aerojel şəffaf və rəngsizdir və onun sındırma indeksi (1.006~1.06) havanınkinə çox yaxındır, bu o deməkdir ki, SiO₂ aerojel düşən işığa demək olar ki, heç bir əksetmə itkisinə malik deyil və günəş işığını effektiv şəkildə ötürə bilir. Buna görə də, izolyasiya və səs-küy azaldıcı şüşə hazırlamaq üçün istifadə edilə bilər.
Daha çox məlumat və ya Texniki Tarix Cədvəli və Material Təhlükəsizliyi Məlumat Cədvəli üçün [email protected] elektron poçt ünvanı və ya +86-28-8411-1861 nömrəsi ilə bizimlə əlaqə saxlayın.
Bəzi şəkillər və mətnlər İnternetdən çoxaldılıb və müəllif hüququ orijinal müəllifə məxsusdur. Hər hansı bir pozuntu varsa, silmək üçün bizimlə əlaqə saxlayın.