Árið 1931 skildi Kistler vökvann frá föstu efninu með því að nota alkóhólískan yfirkritíska þurrktækni og kom í veg fyrir að uppbygging gassins minnkaði og hrundi, sem leiddi til loftgel í heiminum.
Skilgreining á Aerogel
Airgel er létt nanó-porous formlaust fast efni með nanómetra-kvarða örögnum sem safnast saman við hvert annað til að mynda nanómetra-skala porous netbyggingu og fyllt með miklum fjölda loftkenndra dreifimiðla í netbeinagrindinni.
Loftgel er ekki aðeins starfhæft efni heldur einnig nýtt efnisástand. Loftgeluástandið er í grundvallaratriðum frábrugðið öðrum ástandi efnis í mörgum eiginleikum. Það hefur fasta stærð og lögun eins og fast efni, en sýnilegur þéttleiki þess getur verið allt frá 1 g/cm³ að hámarki til 0.001 g/cm³ (lægri en þéttleiki lofts); á sama tíma, það hefur svampa-eins og porous uppbyggingu, með marga eiginleika smásæja (nano-kvarða beinagrind), stórsæja (þétt efni) og mesoscopic (fjölþrepa og brotabygging) eiginleika, sem gerir aerogels hafa marga einstaka eiginleika. Það sýnir mjög lága hitaleiðni, mjög lágan mýktarstuðul, mjög lágan hljóðhraða, mjög lágan brotstuðul, lágan rafstuðul, mjög lágan hljóðhraða, mikið sérstakt yfirborð, mjög breiðan þéttleika og brotstuðul dreifingu o.s.frv.
Flokkun Aerogels
Það er til mikið úrval af aerogels, sem nær yfir nánast öll efniskerfi. Almennt, í samræmi við efnasamsetningu, er hægt að skipta þeim í lífræn loftgel, ólífræn loftgel og samsett loftgel o.fl. Loftgel má einnig flokka í sílikon, kolefni, brennistein, málmoxíð og málmkerfi eftir helstu innihaldsefnum þeirra.
Staða og hlutverk Aerogels
Vísindamenn segja að loftgel muni breyta heiminum.
Aerogel var skráð sem eitt af 10 heitustu vísinda- og tæknimálum í 250. tölublaði bandaríska tímaritsins Science. Þann 20. ágúst 2007 greindi The Times frá því að loftgel sé léttasta fast efni í heimi sem þolir sprengikraft 1 kg af dýnamíti og haldið þér frá hita blásturs yfir 1300°C. Vísindamenn eru að kanna notkun loftgel í allt frá ofureinangruðum geimbúningum til ofurþétta til hvata til næstu kynslóðar tennisspaða. Aerogel lofar að keppa við kynslóðir goðsagnakenndra efna eins og fenólkvoða frá 1930, koltrefjum frá 1980 og sílikoni frá 1990.
Aerogel hefur nokkrum sinnum verið skráð í heimsmetabók Guinness sem léttasta fast efni heims. Aerogel hefur einnig mjög lága hitaleiðni og brotstuðul og er 39 sinnum meira einangrandi en bestu glertrefjarnar. Aerogel hefur verið notað til að varmaeinangra rússnesku Mir geimstöðina og bandaríska Mars Pathfinder flakkarann og hefur þegar gegnt mikilvægu hlutverki í geimgeimiðnaðinum.
Saga Airgel Development
1931 voru loftgellur fyrst útbúnar af Kistler við Stanford háskólann í Bandaríkjunum.
Árið 1985 var fyrsta málþingið um loftgel, þekkt sem ISA, skipulagt af eðlisfræðistofnun háskólans í Würzburg í Þýskalandi.
1993, loftgel eru notuð til að einangra geimbúninga, geimfar og geimskutlur.
2002, Aspen Aerogel, NASA fyrirtæki, var stofnað til að þróa og framleiða loftgel.
2004, loftgelrannsóknir gerðar af innlendum kínverskum rannsóknarstofnunum.
Árið 2006 byrjuðu innlend loftgelufyrirtæki í Kína að þróa loftgel.
2017, Kína kynnt, GB/T 34336-201, Nonporous Airgel Composite Einangrunarvörur
Árið 2021 gaf ríkisráðið út „Aðgerðaráætlun um að kolefni nái hámarki árið 2023“ um að flýta fyrir rannsóknum og þróun á koltrefjum, loftgeli, sérstöku stáli og öðrum grunnefnum.
Helstu eiginleikar Aerogels
(1) Ofurlétt. Loftgel er þéttasta fast efni heims, með lágmarksþéttleika sem er einn sjötti af massa lofts. Dreifingarsvið þéttleika er yfirleitt 0.001 ~ 1g/cm³.
(2) Mikið porosity og mikið sérstakt yfirborð. Gropið er 80% ~ 99.9%, tiltekið yfirborðsflatarmál er 200 ~ 1000m2/g og dæmigerð stærð svitahola er 1 ~ 100nm.
(3) Ofur hitauppstreymi einangrun. Þunnt nanó-net uppbygging loftgelsins takmarkar í raun útbreiðslu staðbundinnar varmaörvunar og varmaleiðni þess í föstu formi er 2 ~ 3 stærðargráðum lægri en samsvarandi glerkenndu efnisins.
Meginreglan um aerogel varmaeinangrun
Minni hitaflutningur: Óendanlegur fjöldi nanóagna í loftgeli myndar möskvabeinagrind og varmi getur aðeins streymt meðfram óendanlega mörgum nanóögnum. Varmaflæðið getur aðeins farið fram meðfram óendanlega mörgum nanóögnum, sem leiðir til næstum óendanlegrar leiðar varmaflutnings í föstu efninu. Hitaflutningurinn í föstu efninu minnkar niður í lægsta mögulega stig.
Hömlun á varmaburði : Meðalstærð svitahola í loftgelum er 20-40 nm, sem er minna en meðalstærð gassameinda sem er 69 nm, og gassameindirnar í svitaholunum missa getu sína til að hreyfast frjálslega, sem gerir varmaburð nánast ómögulegan.
Minni varmageislun : Svitahúðirnar sem nanóagnirnar í loftgelum mynda eru innrauðir skjöldur og óendanlegur fjöldi skjölda dregur verulega úr varmageislun.
(4) Hvati. Lítil kornastærð, mikið sérstakt yfirborð og lítill þéttleiki loftgelsins gera virkni og sértækni loftgelhvata mun meiri en hefðbundinna hvata og virku efnisþættirnir geta verið mjög jafnt dreift í burðarefnið og það hefur einnig framúrskarandi hitastöðugleika, sem getur í raun dregið úr tilviki hliðarviðbragða.
(5) Hljóðeinangrun. Lágur hljóðhraðaeiginleikar loftgella gera þau að kjörnu efni fyrir hljóðeinangrun eða háhita hljóðeinangrun. Breytilegt svið hljóðviðnáms loftgelunnar er stórt [103 ~ 107kg/(㎡-s)], sem er tilvalið hljóðviðnámstengiefni fyrir úthljóðsskynjara. Hljóðviðnám piezoelectric keramik notað fyrir ultrasonic rafala og skynjara er 1.5 × 107 kg/(㎡-s), en hljóðviðnám lofts er aðeins 400kg/(㎡-s). Með því að nota sílikon loftgel með þykkt 1/4 bylgjulengd og þéttleika um 0.3g/cm³ sem hljóðviðnám tengiefnis milli piezoelectric keramik og loft getur aukið hljóðstyrkinn um 30dB, bætt flutningsskilvirkni hljóðbylgna og dregið úr merki/suðhlutfalli í tækjabúnaði.
(6) Síunarárangur. Einnig er hægt að nota nanóuppbyggt loftgel sem nýja tegund af mjög skilvirku gassíunarefni. Vegna einstaklega stórs sérstakrar yfirborðsflatarmáls eru loftgellur nefndir af vísindamönnum sem „ofursvampar“ og eru tilvalin til að gleypa mengunarefni í vatni, sjúga blý og kvikasilfur úr vatni, sem gerir þau að frábæru efni til að takast á við vistfræðilegar hamfarir.
(7) Optískir eiginleikar. Hreint SiO₂ loftgel er gagnsætt og litlaus, og brotstuðull þess (1.006~1.06) er mjög nálægt því lofti, sem þýðir að SiO₂ loftgel hefur nánast ekkert endurkaststap fyrir innfallandi ljós og getur í raun sent sólarljós. Þess vegna er hægt að nota það til að búa til einangrunar- og hávaðaminnkandi gler.
Fyrir frekari upplýsingar eða tæknilegar dagsetningar og öryggisblað, vinsamlegast hafið samband við okkur í gegnum tölvupóst á [email protected] eða hringið í síma: +86-28-8411-1861.
Sumar myndir og textar eru afritaðir af netinu og höfundarrétturinn tilheyrir upprunalega höfundinum. Ef það er einhver brot, vinsamlegast hafðu samband við okkur til að eyða.