

Аэрогельдер — болашақ материалдардың көпөлшемді революциясы
Мүмкін сіз аэрогель туралы естіген шығарсыз —— әлемдегі ең жеңіл қатты зат, бірақ сіз бұл туралы білесіз бе?
«Қатты түтіннің» ғылыми-фантастикалық әлеміне қадам басайық!
I. Аэрогель дегеніміз не ?
Аэрогель – коллоидты бөлшектерден немесе полимер молекулаларынан тұратын нанокеуекті қатты материал. Аты айтып тұрғандай, бұл газбен толтырылған гель. Оны алғаш рет 1931 жылы американдық химик Сэмюэл Кистлер ① суперкритикалық кептіру технологиясын қолдана отырып дайындады . «Қатты түтін» немесе «қатты бұлттар» ретінде белгілі бұл материал өзінің өте төмен тығыздығы және өте жоғары кеуектілігімен танымал (99,8% ② дейін )).
Аэрогельдерді құрамына қарай бейорганикалық аэрогельдер (мысалы, кремний диоксиді, алюминий тотығы), органикалық аэрогельдер және көміртегі негізіндегі аэрогельдер деп жіктеуге болады. Кремний диоксиді аэрогельдер, ең ерте коммерцияланған түрі, ерекше жылу оқшаулау қасиеттері үшін кеңінен қолданылады.
II. Аэрогельдердің негізгі сипаттамалары
Аэрогельдердің бірегей қасиеттері олардың нанокеуекті құрылымынан туындайды, бұл оларға келесі қасиеттерді береді:
Бұл қасиеттер аэрогельдердің бірнеше рет Гиннес рекордтар кітабына енген, соның ішінде «Әлемдегі ең жеңіл қатты зат» және «Үздік оқшаулағыш материал».
III. Революциялық материалдың кең қолданылуы
Жаңашыл өнімділігімен аэрогельдер жоғары технологиялық және азаматтық секторларға еніп кетті :
Жақында аэрогельдер электрлік көлік батареялары мен сутегі энергиясын сақтау/тасымалдау сияқты жылуды басқару сияқты дамып келе жатқан салаларда орасан зор әлеуетті көрсетті.
IV. Ғимаратты оқшаулаудағы серпінді өнімділік
Дәстүрлі оқшаулағыш материалдармен салыстырғанда аэрогельдер трансформациялық артықшылықтарды ұсынады:
?
1. Ультра жіңішке тиімділік: 1/5 қалыңдығы бар эквивалентті оқшаулауға қол жеткізе отырып, кеңістікті үнемдейді.
2. Жеңіл төңкеріс: салмақты 80%-дан астамға азайтып, тасымалдау және орнату шығындарын азайтады.
3. Өрт қауіпсіздігі: бейорганикалық аэрогельдер өрт қаупін жоя отырып, A1 класының өрт рейтингтеріне сәйкес келеді.
4. Ұзақ мерзімді тұрақтылық: бейорганикалық құрамы қартаюға қарсы тұрады, қызмет ету мерзімін ұзартады.
5. Экологиялық таза: өндірістік энергияны аз тұтыну және пайдалану кезінде 30-50% энергия үнемдеу .
Armacell компаниясының ArmaGel XGC аэрогельді оқшаулағыш көрпесі аэрогельдің әлеуетін пайдалана отырып, 650°C дейінгі жоғары температуралық қолданбаларға арналған. Ол отқа төзімді, гидрофобты, тыныс алады және CUI (оқшаулау астындағы коррозия) тәуекелдерін азайтады, құбырларды құрғақ ұстайды және жабдықтың қызмет ету мерзімін ұзартады.
Бәсекелестермен салыстырғанда, ArmaGel көрпелері енді орнату уақытын қысқартып, екі еселенген максималды қалыңдықты (20 мм-ге қарсы 10 мм) ұсынады. Жақсартылған икемділік құбырларға тығыз жабысуды қамтамасыз етеді, ауа саңылаулары мен коррозия қаупін азайтады. Armacell мұнай-химия және өнеркәсіп салаларындағы оқшаулау қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін бірнеше ArmaGel нұсқаларын әзірледі .
Лабораториялардағы «ғылыми ғажайыптан» өнеркәсіптік «материалдық қара жылқыға» дейін аэрогельдер бұлт тәрізді жеңілдігімен, болаттай беріктігімен және вакуум тәрізді оқшаулауымен адамзаттың материалдар туралы түсінігін өзгертеді. Көміртекті бейтараптық мақсаттарына негізделген бұл ғасырлық технология энергияны үнемдейтін ғимараттарға, жаңа энергияны дамытуға және ғарышты зерттеуге тұрақты шешімдер ұсынып, күнделікті өмірге тез енуде. Өндіріс шығындары азайып, процестер жақсарған сайын аэрогельдер жасыл технология дәуірінің басты материалына айналуы мүмкін .
Анықтамалар
1. Кистлер, SS (1931). Табиғат, 127, 741.
2. Ең жоғары кеуектілік рекорды (99,98%) бастапNASA JPL
3. Қоршаған орта қысымындағы кремнеземді аэрогельдің әдеттегі жылу өткізгіштігі (NIST )
4. Бүгінгі материалдар , DOI: 10.1016/j.mattod.2019.08.003
5. Жетілдірілген материалдарды шолу: DOI: 10.1002/ adma.201904779