

Аэрогели — многомерная революция материалов будущего
Возможно, вы слышали об аэрогеле — самом легком твердом веществе в мире, но знаете ли вы о нем что-нибудь?
Давайте окунемся в научно-фантастический мир «сплошного дыма»!
I. Что такое аэрогель ?
Аэрогель — это нанопористый твердый материал, состоящий из коллоидных частиц или полимерных молекул. Как следует из названия, это гель, наполненный газом. Впервые он был получен в 1931 году американским химиком Сэмюэлем Кистлером ① с использованием технологии сверхкритической сушки. Известный как «твердый дым» или «замороженные облака», этот материал славится своей чрезвычайно низкой плотностью и сверхвысокой пористостью (до 99,8% ②).).
В зависимости от состава аэрогели можно разделить на неорганические (например, на основе диоксида кремния, оксида алюминия), органические и углеродные. Силиконовые аэрогели, самый ранний из коммерчески доступных типов, широко используются благодаря своим исключительным теплоизоляционным свойствам.
II. Основные характеристики аэрогелей
Уникальные свойства аэрогелей обусловлены их нанопористой структурой, которая наделяет их следующими особенностями:
Благодаря этим свойствам аэрогели неоднократно попадали в Книгу рекордов Гиннеса, в том числе «Самый легкий в мире твердый материал» и «Лучший изоляционный материал».
III. Широкое применение революционного материала
Благодаря своим новаторским характеристикам аэрогели проникли в высокотехнологичные и гражданские секторы :
В последнее время аэрогели продемонстрировали огромный потенциал в таких новых областях, как терморегулирование аккумуляторов электромобилей и хранение/транспортировка энергии на водороде.
IV. Прорыв в области строительной изоляции
По сравнению с традиционными изоляционными материалами аэрогели обладают рядом преимуществ:
1. Сверхтонкая эффективность: обеспечивает эквивалентную изоляцию при толщине в 1/5, экономя пространство.
2. Lightweight Revolution: снижение веса более чем на 80%, снижение затрат на транспортировку и установку.
3. Пожарная безопасность: неорганические аэрогели соответствуют классу пожарной безопасности А1, что исключает риск возникновения пожара.
4. Долгосрочная стабильность: Неорганический состав устойчив к старению, обеспечивая длительный срок службы.
5. Экологичность: низкое энергопотребление при производстве и экономия энергии во время использования на 30–50% .
Теплоизоляционный материал ArmaGel XGC на основе аэрогеля от Armacell, использующий потенциал аэрогеля, предназначен для использования при высоких температурах до 650 °C. Он огнестойкий, гидрофобный, воздухопроницаемый и снижает риск коррозии под изоляцией (CUI), сохраняя трубопроводы сухими и продлевая срок службы оборудования.
По сравнению с конкурентами, маты ArmaGel теперь имеют вдвое большую максимальную толщину (20 мм против 10 мм), что сокращает время монтажа. Повышенная гибкость обеспечивает плотное прилегание к трубам, минимизируя воздушные зазоры и риск коррозии. Компания Armacell разработала несколько вариантов ArmaGel для удовлетворения потребностей в изоляции в нефтехимической и промышленной отраслях .
От «научного чуда» в лабораториях до «тёмной лошадки» в промышленности – аэрогели меняют представление человечества о материалах благодаря своей лёгкости, сравнимой с облаком, прочности, сравнимой со сталью, и изоляции, сравнимой с вакуумом. Стремясь к достижению углеродной нейтральности, эта вековая технология стремительно входит в повседневную жизнь, предлагая экологичные решения для энергоэффективных зданий, развития новых источников энергии и освоения космоса. По мере снижения производственных затрат и совершенствования технологических процессов аэрогели могут стать символом эпохи зелёных технологий .
Ссылки
1. Кистлер, СС (1931). Природа, 127, 741.
2. Самый высокий показатель пористости (99,98%) изNASA JPL
3. Типичная теплопроводность аэрогеля кремния при давлении окружающей среды (NIST )
4. Материалы сегодня , DOI: 10.1016/j.mattod.2019.08.003
5. Обзор расширенных материалов : DOI: 10.1002/ adma.201904779