Zer da Aerogela?

Airgelaren jaiotza

1931n, Kistler-ek likidoa solidotik bereizi zuen lehortze superkritiko alkoholikoaren teknika erabiliz eta gasaren egitura uzkurtu eta kolapsoa mantendu zuen, munduan aerogela sortuz.

Aerogelaren definizioa
Aerogela material solido amorfo nano-porotsu arin bat da, nanometro eskalako mikropartikulak elkarren artean bilduta nanometro eskalako sare-egitura porotsu bat osatzeko eta sarearen eskeletoan gas-dispertsio-medio ugariz beteta.

Aerogelak material funtzional bat ez ezik, materiaren egoera berri bat ere bada. Aerogelaren egoera funtsean desberdina da beste materiaren egoera batzuengandik propietate askotan. Materia solidoaren antzeko tamaina eta forma finkoa du, baina bere itxurazko dentsitatea gehienez 1 g/cm³-tik 0.001 g/cm³-ra (airearen dentsitatea baino txikiagoa) izan daiteke; aldi berean, belaki-itxurako egitura porotsua du, mikroskopiko (nano-eskalako eskeletoa), makroskopiko (materia kondentsatua) eta mesoskopiko (maila anitzeko eta egitura fraktala) ezaugarri anitzekin, aerogelek propietate berezi asko edukitzeko. Eroankortasun termiko oso baxua, elastikotasun modulu oso baxua, fonoi tasa oso baxua, errefrakzio indize oso baxua, konstante dielektriko baxua, soinuaren abiadura oso baxua, azalera espezifiko handia, dentsitate oso zabala eta errefrakzio indizearen banaketa, etab.

Aerogelen sailkapena
Aerogel sorta zabala dago, ia material-sistema guztiak hartzen dituena. Orokorrean, konposizio kimikoaren arabera, aerogel organikoetan, aerogel inorganikoetan eta aerogel konposatuetan banatu daitezke... Aerogelak silizio, karbono, sufre, oxido metaliko eta sistema metalikoetan ere sailka daitezke, osagai nagusien arabera.

Aerogelen egoera eta eginkizuna
Zientzialariek diote aerogelek mundua aldatuko dutela.

AEBetako Science aldizkariaren 10. zenbakian Airgel zientzia eta teknologiako 250 gai gorenetako bat da. 20ko abuztuaren 2007an, The Times-ek jakinarazi zuen aerogela munduko solidorik arinena dela, 1 kg dinamita-ren leherketa-potentzia jasan dezakeena eta 1300 °C-tik gorako soplete baten berotik kanpo mantentzen zaituena. Zientzialariak aerogelaren erabilera aztertzen ari dira espazio super-isolaturiko jantzietatik hasi eta superkondentsadoreetaraino, katalizatzaileetaraino teniseko erraketa-belaunaldirako. Airgelek 1930eko hamarkadako erretxina fenolikoa, 1980ko karbono-zuntza eta 1990eko silikona bezalako material mitikoen belaunaldien aurka egitea agintzen du.

Airgel Munduko Errekorren Guinness Liburuan hainbat aldiz sailkatu da munduko solido arinena bezala. Airgelak ere eroankortasun termiko eta errefrakzio-indize oso baxuak ditu eta beira-zuntz onenak baino 39 aldiz isolatzaile handiagoa da. Airgel Errusiako Mir espazio estazioa eta AEBetako Mars Pathfinder rover termikoki isolatzeko erabili da, eta dagoeneko ezinbesteko zeregina izan du industria aeroespazialean.

Airgelaren garapenaren historia
1931n, Kistler-ek aerogelak prestatu zituen lehen aldiz Stanford Unibertsitatean (AEB).
1985ean, aerogelei buruzko lehen sinposioa, ISA izenez ezagutzen dena, Würzburgeko Unibertsitateko Fisika Institutuak (Alemania) antolatu zuen.
1993an, aerogelak espazio-jantziak, espazio-ontzi eta transbordadore espazialak isolatzeko erabili ziren.
2002, Aspen Aerogel, NASAko enpresa bat, aerogelak garatzeko eta ekoizteko sortu zen.
2004, Txinako etxeko ikerketa institutuek egindako aerogelen ikerketa.
2006an, Txinako airgel konpainiak aerogelak garatzen hasi ziren.
2017, Txinak argitaratu zuen, GB/T 34336-201, Aerogel konposatu isolatzaile ez-porotsuen produktuak
2021ean, Estatuko Kontseiluak "2023rako Karbonoa gailurrera iristeko Ekintza Plana" kaleratu zuen, karbono-zuntzaren, aerogelaren, altzairu berezien eta oinarrizko beste materialen ikerketa eta garapena bizkortzeko.

Aerogelen funtsezko propietateak
(1) Ultra arina. Aerogela munduko solido dentsitate txikiena da, aire masaren seireneko dentsitate minimoa duena. Dentsitate-aldakuntzaren tartea, oro har, 0.001 ~ 1 g/cm³ da.

(2) Porositate handia eta azalera espezifiko handia. Porositatea % 80 ~ 99.9 da, azalera espezifikoa 200 ~ 1000 m2 / g da eta poroen tamaina tipikoa 1 ~ 100 nm da.

(3) Isolamendu termiko super. Aerogelaren nano-sare egitura meheak modu eraginkorrean mugatzen du tokiko kitzikapen termikoaren hedapena, eta bere egoera solidoko eroankortasun termikoa dagokion beirazko materialarena baino 2 ~ 3 magnitude-ordena txikiagoa da.

Airgelaren isolamendu termikoaren printzipioa
Transferentzia termiko murriztua: Aerogeleko nanopartikula kopuru infinituak sare-eskeletoa osatzen du, eta beroa nanopartikula kopuru infinitu batean zehar bakarrik isur daiteke. Bero-fluxua nanopartikula kopuru infinitu batean bakarrik eraman daiteke, solidoan bero-transferentziaren bide ia infinitua eraginez. Solidoaren bero-transferentzia ahalik eta maila baxuenera murrizten da.

Konbekzio termikoaren inhibizioa : Aerogelen batez besteko poro-tamaina 20-40 nm-koa da, gas molekulen batez besteko 69 nm-ko poro-tamaina baino txikiagoa, eta poroetako gas molekulek libreki mugitzeko gaitasuna galtzen dute, konbekzioa ia ezinezko bihurtuz.

Erradiazio termiko murriztua : Aerogeletako nanopartikulek eratutako poro-hormak infragorri babesak dira, eta babes kopuru infinituak erradiazio termikoa asko murrizten du.

(4) Katalisia. Partikulen tamaina txikiak, azalera espezifiko handia eta aerogelaren dentsitate baxuak aerogelaren katalizatzaileen jarduera eta selektibitatea ohiko katalizatzaile baino askoz handiagoa egiten dute, eta osagai aktiboak eramailean oso uniformeki sakabanatu daitezke, eta egonkortasun termiko bikaina du, alboko erreakzioen agerraldia eraginkortasunez murrizten duena.

(5) Soinu isolamendua. Aerogelen soinu-abiadura baxuko propietateek material aproposa bihurtzen dute atzerapen akustikorako edo tenperatura altuko soinu isolamendurako. Airgelaren inpedantzia akustikoaren sorta aldakorra handia da [103 ~ 107kg/(㎡-s)], hau da, ultrasoinu-detektagailuetarako erresistentzia akustikorako akoplamendu material aproposagoa dena. Ultrasoinu-sorgailu eta detektagailuetarako erabiltzen diren zeramika piezoelektrikoen erresistentzia akustikoa 1.5 × 107 kg/(㎡-s) da, airearen erresistentzia akustikoa 400 kg/(㎡-s) baino ez da. 1/4 uhin-luzera eta 0.3 g/cm³ inguruko dentsitatea duen siliziozko aerogela erabiltzeak zeramika piezoelektrikoen eta airearen arteko erresistentzia akustikoko akoplamendu material gisa soinuaren intentsitatea 30 dB handitu dezake, uhin akustikoen transmisio-eraginkortasuna hobetu eta seinale-zarata erlazioa murrizten du gailuen aplikazioetan.

(6) Iragazte-errendimendua. Nanoegituratutako aerogelak eraginkortasun handiko gasak iragazteko material mota berri gisa ere erabil daitezke. Bere gainazal espezifiko oso handia dela eta, zientzialariek aerogelei "super belakiak" esaten diete eta ezin hobeak dira uretan kutsatzaileak xurgatzeko, uretatik beruna eta merkurioa xurgatzeko, eta hondamendi ekologikoei aurre egiteko material bikaina da.

(7) Propietate optikoak. SiO₂ aerogel purua gardena eta kolorerik gabekoa da, eta bere errefrakzio-indizea (1.006 ~ 1.06) airearen oso hurbil dago, eta horrek esan nahi du SiO₂ aerogelak ez duela ia islatze galerarik intzidentziaren argiarekiko eta eguzki-argia eraginkortasunez transmititu dezakeela. Hori dela eta, isolamendu eta zarata murrizteko beira egiteko erabil daiteke.

Informazio gehiago edo Fitxa Teknikoa eta Materialen Segurtasun Datuen Fitxa lortzeko, jar zaitez gurekin harremanetan posta elektronikoz: [email protected] edo telefono zenbaki honetara: +86-28-8411-1861.

Irudi eta testu batzuk Internetetik erreproduzitzen dira, eta egile-eskubideak jatorrizko egilearenak dira. Arau-hausteren bat izanez gero, jar zaitez gurekin harremanetan ezabatzeko.