Azərbaycanca
Türkçe
Аэрагель (ад лац.: aer — паветра і gelatus — замарожаны) — клас матэрыялаў, якія ўяўляюць сабой , у якім вадкая фаза цалкам замешчана газападобнай. Такія матэрыялы валодаюць рэкордна нізкай шчыльнасцю і дэманструюць шэраг унікальных уласцівасцяў: цвёрдасць, празрыстасць, гарачатрываласць, надзвычай нізкую цеплаправоднасць і г. д. Распаўсюджаныя аэрагелі на аснове аморфнага дыяксіду крэмнія, гліназёму, а таксама аксідаў хрому і волава. У пачатку 1990-х атрыманы першыя ўзоры аэрагеля на аснове вугляроду.
Структура
Аэрагель ставяцца да класа мезапорыстых матэрыялаў, у якіх паражніны займаюць не менш за 50 % аб’ёму. Як правіла, гэты працэнт дасягае 90-99, а шчыльнасць складае ад 1 да 150 кг/м³. Па структуры аэрагель прадстаўляе сабой дрэвападобную сетку з аб’яднаных у кластары наначасціц памерам 2-5 нм і часу памерамі да 100 нм.
Гісторыя
Першынство ў вынаходстве прызнана за хімікам Стывенам Кістлером (Steven Kistler) з Ціхаакіянскага каледжа (College of the Pacific) у Стоктане, Каліфорнія, ЗША, які апублікаваў у 1931 годзе ў часопісе Nature свае вынікі.
Кістлер замяняў вадкасць у гелі на метанол, а потым награваў гель пад ціскам да дасягнення крытычнай тэмпературы метанолу (240 °C). Метанол сыходзіў з геля, а не памяншаючыся ў аб’ёме; адпаведна, і гель «высыхаў», амаль не сціскаючысь.
Уласцівасці
На навобмацак аэрагель нагадваюць лёгкую, але цвёрдую пену, нешта накшталт пенапласту. Пры моцнай нагрузцы аэрагель трэскаецца, але ў цэлым гэта вельмі трывалы матэрыял — узор аэрагеля можа вытрымаць нагрузку ў 2000 разоў больш ўласнай вагі. Аэрагелі, у асаблівасці кварцавыя — добрыя цеплаізалятары. Яны таксама вельмі гіграскапічныя.
Па вонкавым выглядзе аэрагель паўпразрыстыя. За кошт рэлееўскага рассейвання святла на дрэвападобных структурах яны выглядаюць блакітнаватымі ў адлюстраваным святле і светла-жоўтымі у святлі, ў які праходзіць.
Віды аэрагеляў
Найбольш распаўсюджаныя кварцавыя аэрагелі, па шчыльнасці сярод цвёрдых цел яны саступаюць толькі металічным мікрарашоткам, чыя шчыльнасць можа дасягаць — 0,9 кг/м³, што на адну дзесятую менш лепшых паказчыкаў шчыльнасці аэрагеля — 1 кг/м³. У паветраным асяроддзі пры нармальных умовах шчыльнасць такой металічнай мікрарашоткі роўная 1,9 кг/м³ за кошт унутрарашотачнага паветра. Гэта ў 500 разоў менш шчыльнасці вады і ўсяго ў 1,5 разы больш шчыльнасці паветра. Кварцавыя аэрагелі прапускаюць святло ў мяккім ўльтрафіялеце і бачнай вобласці (з даўжынёй хвалі больш 300 нм) і інфрачырвоным дыяпазоне, аднак у інфрачырвонай вобласці прысутнічаюць тыповыя для кварца паласы гідраксілу пры 3500 см−1 і 1600 см−1. Дзякуючы надзвычай нізкай цеплаправоднасці (~ 0,017 Вт/(м·К) ў паветры пры атмасферным ціску), , меншай, чым цеплаправоднасць паветра (0,024 Вт/(м·К)), яны ўжываюцца ў будаўніцтве ў якасці цеплаізалюючых і цеплаутрымліваючых матэрыялаў. Тэмпература плаўлення кварцавага аэрагеля складае 1200 °C.
Вугляродныя аэрагелі складаюцца з наначасціц, кавалентна звязаных адна з адной. Яны электраправодныя і могуць выкарыстоўвацца ў якасці электродаў ў кандэнсатарах. За кошт вельмі вялікай плошчы ўнутранай паверхні (да 800 м²/грам) вугляродныя аэрагелі знайшлі прымяненне ў вытворчасці суперкандэнсатараў (іёністараў) ёмістасцю ў тысячы . У цяперашні час дасягнуты паказчыкі ў 104 Ф/грам і 77 Ф/см³. Вугляродныя аэрагелі адлюстроўваюць усяго 0,3 % выпраменьвання ў дыяпазоне даўжынь хваль ад 0,25 да 14,3 мкм, што робіць іх эфектыўнымі паглынальнікамі сонечнага святла.
Гліназёмныя аэрагелі з аксіду алюмінія з дадаткамі іншых металаў выкарыстоўваюцца ў якасці каталізатараў. На базе алюмааксідных аэрагеляў з дадаткамі гадалінія і тэрбія ў НАСА быў распрацаваны дэтэктар высакахуткасных сутыкненняў: у месцы сутыкнення часціцы з паверхняй адбываецца флюарэсцэнцыі, інтэнсіўнасць якой залежыць ад хуткасці сутыкнення.
Выкарыстанне
Акрамя шматлікіх тэхнічных ужыванняў, абумоўленых вышэйпералічанымі унікальнымі ўласцівасцямі, аэрагель знакаміты перш за ўсё выкарыстаннем у праекце «Стардаста» у якасці матэрыялу для пастак касмічнага пылу.
Паколькі паказчык праламлення аэрагеля займае прамежкавае становішча паміж паказчыкамі праламлення газападобных і вадкіх (цвёрдых) рэчываў, аэрогель выкарыстоўваецца як радыятар ў дэтэктарах зараджаных часціц.
Аэрагелі могуць выкарыстоўвацца ў якасці газавых і вадкасных фільтраў.
Аэрагель на аснове аксіду жалеза з алюмініевымі наначасціц можа служыць выбухоўкай (распрацоўка Ліверморскай нацыянальнай лабараторыі ім. Лоурэнса, ЗША).
У пачатку 2006 некаторыя кампаніі, напрыклад, United Nuclear , заявілі аб пачатку продажаў аэрагеля арганізацыям і прыватным асобам. У залежнасці ад памеру і формы ўзору, цана складае ад $ 25 (фрагменты) да $ 125 (кавалачак, змяшчальны на далоні).
Гл. таксама
Зноскі
- Optical properties of Silica aerogels // Enviromental Technology Division of E.O. Lawrence Berkeley National Laboratory Архівавана 15 мая 2009.
- Thermal properties of Silica aerogels // Enviromental Technology Division of E.O. Lawrence Berkeley National Laboratory Архівавана 5 ліпеня 2008.
- Афіцыйны сайт United Nuclear Архівавана 29 мая 2013.
Спасылкі
 | Аэрагель на Вікісховішчы |
|---|
- Пытанні, якія часта аб аэрагелі (праект «Стардаста») (англ.)
- Цеплавыя ўласцівасці крамянёвага аэрогеля Архівавана 5 ліпеня 2008. (англ.)
- Навуковы блог, прысвечаны аэрагелю і ўсяму, што з ім звязана (англ.)
Аўтар: www.NiNa.Az
Дата публікацыі:
Aeragel ad lac aer pavetra i gelatus zamarozhany klas materyyalay yakiya yyaylyayuc saboj u yakim vadkaya faza calkam zameshchana gazapadobnaj Takiya materyyaly valodayuc rekordna nizkaj shchylnascyu i demanstruyuc sherag unikalnyh ulascivascyay cvyordasc prazrystasc garachatryvalasc nadzvychaj nizkuyu ceplapravodnasc i g d Raspaysyudzhanyya aerageli na asnove amorfnaga dyyaksidu kremniya glinazyomu a taksama aksiday hromu i volava U pachatku 1990 h atrymany pershyya yzory aeragelya na asnove vuglyarodu Blok aeragelya u ruceCegla masaj 2 5 kg staic na shmatku aeragelya masaj 2 38 gStrukturaAeragel stavyacca da klasa mezaporystyh materyyalay u yakih parazhniny zajmayuc ne mensh za 50 ab yomu Yak pravila gety pracent dasyagae 90 99 a shchylnasc skladae ad 1 da 150 kg m Pa struktury aeragel pradstaylyae saboj drevapadobnuyu setku z ab yadnanyh u klastary nanachascic pameram 2 5 nm i chasu pamerami da 100 nm GistoryyaPershynstvo y vynahodstve pryznana za himikam Styvenam Kistlerom Steven Kistler z Cihaakiyanskaga kaledzha College of the Pacific u Stoktane Kaliforniya ZShA yaki apublikavay u 1931 godze y chasopise Nature svae vyniki Kistler zamyanyay vadkasc u geli na metanol a potym nagravay gel pad ciskam da dasyagnennya krytychnaj temperatury metanolu 240 C Metanol syhodziy z gelya a ne pamyanshayuchysya y ab yome adpavedna i gel vysyhay amal ne sciskayuchys Aerageli dobryya ceplaizalyataryUlascivasciNa navobmacak aeragel nagadvayuc lyogkuyu ale cvyorduyu penu neshta nakshtalt penaplastu Pry mocnaj nagruzcy aeragel treskaecca ale y celym geta velmi tryvaly materyyal uzor aeragelya mozha vytrymac nagruzku y 2000 razoy bolsh ylasnaj vagi Aerageli u asablivasci kvarcavyya dobryya ceplaizalyatary Yany taksama velmi gigraskapichnyya Pa vonkavym vyglyadze aeragel payprazrystyya Za kosht releeyskaga rassejvannya svyatla na drevapadobnyh strukturah yany vyglyadayuc blakitnavatymi y adlyustravanym svyatle i svetla zhoytymi u svyatli y yaki prahodzic Vidy aeragelyayNajbolsh raspaysyudzhanyya kvarcavyya aerageli pa shchylnasci syarod cvyordyh cel yany sastupayuc tolki metalichnym mikrarashotkam chyya shchylnasc mozha dasyagac 0 9 kg m shto na adnu dzesyatuyu mensh lepshyh pakazchykay shchylnasci aeragelya 1 kg m U pavetranym asyaroddzi pry narmalnyh umovah shchylnasc takoj metalichnaj mikrarashotki roynaya 1 9 kg m za kosht unutrarashotachnaga pavetra Geta y 500 razoy mensh shchylnasci vady i ysyago y 1 5 razy bolsh shchylnasci pavetra Kvarcavyya aerageli prapuskayuc svyatlo y myakkim yltrafiyalece i bachnaj voblasci z dayzhynyoj hvali bolsh 300 nm i infrachyrvonym dyyapazone adnak u infrachyrvonaj voblasci prysutnichayuc typovyya dlya kvarca palasy gidraksilu pry 3500 sm 1 i 1600 sm 1 Dzyakuyuchy nadzvychaj nizkaj ceplapravodnasci 0 017 Vt m K y pavetry pry atmasfernym cisku menshaj chym ceplapravodnasc pavetra 0 024 Vt m K yany yzhyvayucca y budaynictve y yakasci ceplaizalyuyuchyh i ceplautrymlivayuchyh materyyalay Temperatura playlennya kvarcavaga aeragelya skladae 1200 C Vuglyarodnyya aerageli skladayucca z nanachascic kavalentna zvyazanyh adna z adnoj Yany elektrapravodnyya i moguc vykarystoyvacca y yakasci elektroday y kandensatarah Za kosht velmi vyalikaj ploshchy ynutranaj paverhni da 800 m gram vuglyarodnyya aerageli znajshli prymyanenne y vytvorchasci superkandensataray iyonistaray yomistascyu y tysyachy U cyaperashni chas dasyagnuty pakazchyki y 104 F gram i 77 F sm Vuglyarodnyya aerageli adlyustroyvayuc usyago 0 3 vypramenvannya y dyyapazone dayzhyn hval ad 0 25 da 14 3 mkm shto robic ih efektyynymi paglynalnikami sonechnaga svyatla Glinazyomnyya aerageli z aksidu alyuminiya z dadatkami inshyh metalay vykarystoyvayucca y yakasci katalizataray Na baze alyumaaksidnyh aeragelyay z dadatkami gadaliniya i terbiya y NASA byy raspracavany detektar vysakahutkasnyh sutyknennyay u mescy sutyknennya chascicy z paverhnyaj adbyvaecca flyuarescencyi intensiynasc yakoj zalezhyc ad hutkasci sutyknennya Vykarystanne132 yachejki z aeragelem kasmichnaga aparata Stardast Akramya shmatlikih tehnichnyh uzhyvannyay abumoylenyh vyshejperalichanymi unikalnymi ylascivascyami aeragel znakamity persh za ysyo vykarystannem u praekce Stardasta u yakasci materyyalu dlya pastak kasmichnaga pylu Pakolki pakazchyk pralamlennya aeragelya zajmae pramezhkavae stanovishcha pamizh pakazchykami pralamlennya gazapadobnyh i vadkih cvyordyh rechyvay aerogel vykarystoyvaecca yak radyyatar y detektarah zaradzhanyh chascic Aerageli moguc vykarystoyvacca y yakasci gazavyh i vadkasnyh filtray Aeragel na asnove aksidu zhaleza z alyuminievymi nanachascic mozha sluzhyc vybuhoykaj raspracoyka Livermorskaj nacyyanalnaj labaratoryi im Lourensa ZShA U pachatku 2006 nekatoryya kampanii napryklad United Nuclear zayavili ab pachatku prodazhay aeragelya arganizacyyam i pryvatnym asobam U zalezhnasci ad pameru i formy yzoru cana skladae ad 25 fragmenty da 125 kavalachak zmyashchalny na daloni Gl taksamaZnoskiOptical properties of Silica aerogels Enviromental Technology Division of E O Lawrence Berkeley National Laboratory Arhivavana 15 maya 2009 Thermal properties of Silica aerogels Enviromental Technology Division of E O Lawrence Berkeley National Laboratory Arhivavana 5 lipenya 2008 Aficyjny sajt United Nuclear Arhivavana 29 maya 2013 SpasylkiAeragel na VikishovishchyPytanni yakiya chasta ab aerageli praekt Stardasta angl Ceplavyya ylascivasci kramyanyovaga aerogelya Arhivavana 5 lipenya 2008 angl Navukovy blog prysvechany aeragelyu i ysyamu shto z im zvyazana angl