

الهلام الهوائي - الثورة متعددة الأبعاد للمواد المستقبلية
ربما سمعت عن الهلام الهوائي، وهو أخف مادة صلبة في العالم، ولكن هل تعرف عنه شيئًا؟
دعونا ندخل إلى عالم الخيال العلمي "الدخان الصلب"!
1. ما هو ايروجيل ؟
الهلام الهوائي مادة صلبة نانوية المسام، تتكون من جسيمات غروانية أو جزيئات بوليمرية. وكما يوحي اسمه، فهو هلام مملوء بالغاز. حضّره الكيميائي الأمريكي صموئيل كيسلر (①) لأول مرة عام ١٩٣١ باستخدام تقنية التجفيف فوق الحرج. يُعرف هذا الهلام باسم "الدخان الصلب" أو "السحب المتجمدة"، ويشتهر بكثافته المنخفضة للغاية ومساميته العالية جدًا (تصل إلى ٩٩.٨٪ ②).).
يمكن تصنيف الهلاميات الهوائية إلى: الهلاميات الهوائية غير العضوية (مثل السيليكا والألومينا)، والهلاميات الهوائية العضوية، والهلاميات الهوائية الكربونية، وذلك حسب تركيبها. تُستخدم الهلاميات الهوائية المصنوعة من السيليكا، وهي أقدم الأنواع التجارية، على نطاق واسع لخصائصها العازلة للحرارة المتميزة.
II. الخصائص الرئيسية للهلام الهوائي
تنبع الخصائص الفريدة للهلام الهوائي من بنيته النانوية، مما يمنحه الميزات التالية:
وقد حصلت المواد الهلامية الهوائية على العديد من ألقاب موسوعة غينيس للأرقام القياسية بفضل هذه الخصائص، بما في ذلك "أخف مادة صلبة في العالم" و"أفضل مادة عازلة".
ثالثًا. تطبيقات واسعة النطاق لمادة ثورية
بفضل أدائها الرائد، اخترقت المواد الهلامية الهوائية القطاعات التكنولوجية العالية والمدنية :
في الآونة الأخيرة، أظهرت المواد الهلامية الهوائية إمكانات هائلة في المجالات الناشئة مثل الإدارة الحرارية لبطاريات المركبات الكهربائية وتخزين/نقل طاقة الهيدروجين.
رابعًا: أداءٌ مُبتكر في عزل المباني
وبالمقارنة بمواد العزل التقليدية، توفر المواد الهلامية الهوائية مزايا تحويلية:
1. كفاءة فائقة الرقة: تحقق عزلًا مكافئًا بسمك 1/5، مما يوفر المساحة.
2. ثورة خفيفة الوزن: تقلل الوزن بنسبة تزيد عن 80%، مما يقلل تكاليف النقل والتركيب.
3. السلامة من الحرائق: تتوافق المواد الهلامية الهوائية غير العضوية مع تصنيفات الحرائق من الفئة A1، مما يزيل مخاطر الحرائق.
4. الاستقرار على المدى الطويل: التركيبة غير العضوية تقاوم الشيخوخة، مما يضمن عمر خدمة أطول.
5. صديق للبيئة: استهلاك منخفض للطاقة الإنتاجية وتوفير ما بين 30% إلى 50% من الطاقة أثناء الاستخدام .
بطانية العزل الهوائية ArmaGel XGC من Armacell، المُعززة بإمكانياتها، مصممة للاستخدام في درجات حرارة عالية تصل إلى 650 درجة مئوية. تتميز هذه البطانية بمقاومتها للحريق، وقدرتها على امتصاص الماء، ونفاذيتها للهواء، وتقليل مخاطر التآكل تحت العزل (CUI)، مما يحافظ على جفاف الأنابيب ويطيل عمر المعدات.
مقارنةً بالمنافسين، تُقدم بطانيات ArmaGel الآن سُمكًا أقصى مُضاعفًا (20 مم مقابل 10 مم)، مما يُقلل من وقت التركيب. تضمن المرونة المُحسّنة التصاقًا مُحكمًا بالأنابيب، مما يُقلل من فجوات الهواء ومخاطر التآكل. وقد طورت Armacell أنواعًا مُتعددة من ArmaGel لتلبية احتياجات العزل في قطاعي البتروكيماويات والصناعة .
من "عجيبة علمية" في المختبرات إلى "حصان أسود" صناعي، تُعيد الهلاميات الهوائية تشكيل فهم البشرية للمواد بفضل خفة وزنها الفائقة، ومتانتها الفائقة، وعزلها الفراغي. مدفوعةً بأهداف الحياد الكربوني، تتسارع وتيرة هذه التقنية، التي يعود تاريخها إلى قرن من الزمان، في الحياة اليومية، مقدمةً حلولاً مستدامة للمباني الموفرة للطاقة، وتطوير مصادر الطاقة الجديدة، واستكشاف الفضاء. مع انخفاض تكاليف الإنتاج وتحسن العمليات، قد تصبح الهلاميات الهوائية المادة المميزة لعصر التكنولوجيا الخضراء .
مراجع
1. كيسلر، س. س. (1931). الطبيعة، 127، 741.
2. أعلى سجل مسامية (99.98٪) منNASA JPL
3. الموصلية الحرارية النموذجية للهلام السيليكاي عند الضغط المحيط (NIST )
4. المواد اليوم , DOI: 10.1016/j.mattod.2019.08.003
5. مراجعة المواد المتقدمة : DOI: 10.1002/ adma.201904779