

에어로젤— 미래 소재의 다차원 혁명
아마도 여러분은 세계에서 가장 가벼운 고체인 에어로젤에 대해 들어보셨을 겁니다. 하지만 에어로젤에 대해 알고 계신가요?
"고체 연기"의 공상과학 세계로 들어가 보시죠!
I. 에어로젤이란 ?
에어로젤은 콜로이드 입자 또는 고분자 분자로 구성된 나노다공성 고체 물질입니다. 이름에서 알 수 있듯이 기체로 채워진 젤입니다. 1931년 미국 화학자 새뮤얼 키슬러가 초임계 건조 기술을 사용하여 최초로 제조했습니다. "고체 연기" 또는 "얼음 구름"으로 알려진 이 물질은 매우 낮은 밀도와 최대 99.8%의 초고공극률로 유명합니다 .).
에어로젤은 그 조성에 따라 무기 에어로젤(예: 실리카, 알루미나), 유기 에어로젤, 탄소 기반 에어로젤로 분류할 수 있습니다. 가장 먼저 상용화된 실리카 에어로젤은 뛰어난 단열 특성으로 널리 사용됩니다.
II. 에어로젤의 주요 특성
에어로젤의 독특한 특성은 나노다공성 구조에서 비롯되며, 이로 인해 다음과 같은 특징이 있습니다.
이러한 특성으로 인해 에어로젤은 "세계에서 가장 가벼운 고체", "최고의 단열재" 등 여러 개의 기네스 세계 기록 타이틀을 획득했습니다.
III. 혁신적인 소재 의 광범위한 응용 분야
획기적인 성능으로 에어로젤은 첨단기술 및 민간 분야에 널리 보급되었습니다 .
최근 에어로젤은 전기 자동차 배터리의 열 관리 및 수소 에너지 저장/운송과 같은 새로운 분야에서 엄청난 잠재력을 보여주었습니다.
IV. 건물 단열 의 획기적인 성능
기존 단열재와 비교했을 때 에어로젤은 혁신적인 이점을 제공합니다.
1. 초박형 효율성: 두께를 1/5로 줄여 동등한 단열 성능을 구현하여 공간을 절약합니다.
2. 경량 혁명: 무게를 80% 이상 줄여 운송 및 설치 비용을 절감합니다.
3. 화재 안전: 무기 에어로젤은 A1 등급의 화재 등급을 충족하므로 화재 위험이 없습니다.
4. 장기 안정성: 무기 성분은 노화를 방지하여 서비스 수명을 연장합니다.
5. 친환경적: 생산 시 에너지 소비량이 적고 사용 시 에너지가 30~50% 절감됩니다 .
Armacell의 ArmaGel XGC 에어로젤 단열 블랭킷은 에어로젤의 잠재력을 활용하여 최대 650°C의 고온 적용 분야에 적합하도록 설계되었습니다. 내화성, 소수성, 통기성을 갖추고 있으며, 단열재 부식(CUI) 위험을 줄여 파이프라인을 건조하게 유지하고 장비 수명을 연장합니다.
경쟁사 대비 ArmaGel 블랭킷의 최대 두께는 두 배(20mm에서 10mm로)로, 설치 시간이 단축됩니다. 향상된 유연성으로 파이프에 단단히 접착되어 공극 발생 및 부식 위험을 최소화합니다. Armacell은 석유화학 및 산업 분야의 단열 요구를 충족하기 위해 다양한 ArmaGel 제품을 개발했습니다 .
실험실의 "과학적 경이로움"에서 산업계의 "소재 다크호스"로 자리 잡은 에어로젤은 구름 같은 가벼움, 강철 같은 강도, 진공 같은 단열성을 통해 인류의 소재에 대한 이해를 혁신하고 있습니다. 탄소 중립 목표에 힘입어 100년 된 이 기술은 일상생활 속으로 빠르게 침투하여 에너지 효율적인 건물, 신에너지 개발, 우주 탐사를 위한 지속 가능한 솔루션을 제공하고 있습니다. 생산 비용이 감소하고 공정이 개선됨에 따라 에어로젤은 친환경 기술 시대의 대표적 소재가 될 수 있습니다 .
참고문헌
1. Kistler, SS (1931). Nature, 127, 741.
2. 최고 다공성 기록(99.98%)NASA JPL
3. 주변 압력에서 실리카 에어로젤의 일반적인 열전도도(NIST )
4. 오늘의 재료 , DOI: 10.1016/j.mattod.2019.08.003
5. 고급 재료 리뷰: DOI: 10.1002/ adma.201904779