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Das Geheimnis der Struktur des Lufthegels: Wie hält es eine solche Stärke bei?
Airgel, dieses ultraleichte synthetische poröse Material, hat seit ihrer Geburt weit verbreitete Aufmerksamkeit von der wissenschaftlichen Gemeinschaft auf sich gezogen.Als Material aus einem Gel werden seine flüssigen Komponenten durch Gas ersetzt, um Feststoffe mit losen Strukturen zu erzeugen, aber nicht nur die Festigkeit verlieren.In den letzten Jahren hat die Anwendung von Aerogelen allmählich gestiegen, und ihr Potenzial für Energie, Umwelt und Luftfahrt hat großes Interesse geweckt.
Die spezielle Struktur von Aerogelen ermöglicht es ihnen, ihre Integrität und Stärke unter extremen Bedingungen aufrechtzuerhalten.
Geschichte des Airgels
Die frühesten Dokumentarfilmaufzeichnungen von Aerogelen stammen aus dem Jahr 1931 und wurden vom amerikanischen Chemiker Samuel Stephens Kistler erstellt, der die Technologie des Ersetzens von Flüssigkeiten im Gel durch Gase aufgrund einer Wette mit Charles erkannte.Die Entwicklung dieser Technologie legte die Grundlage für die spätere Produktion von Luftwirtschaftsmaterialien.
Eigenschaften von Airgel
Obwohl es Airgel genannt wird, ist es tatsächlich ein starkes und trockenes Festmaterial, das sich völlig von den physikalischen Eigenschaften herkömmlicher Gele unterscheidet.Die hervorragende Lagerkapazität stammt aus seiner dendritischen Mikrostruktur, in der kugelförmige Partikel mit Durchmessern von etwa 2 bis 5 Nanometern zu einem Cluster verschmelzen und eine hochporöse dreidimensionale Struktur bilden.Diese einzigartige Struktur macht 90% bis 99,8% des Volumens der Lufthegelluft, wodurch sie hervorragende Isolationseigenschaften entsteht.
Airgel kann die beiden Wärmeübertragungsmethoden der Leitung und Konvektion effektiv beseitigen, was es zu einem hervorragenden thermischen Isolationsmaterial macht.
Struktur des Airgels
Die Struktur von Aerogelen stammt aus dem Sol-Gel-Polymerisationsprozess, der die Reaktion zwischen Monomeren beinhaltet und eine netzwerkartige miteinander verbundene Makromolekül bildet.Wenn das Material kritisch erhitzt wird, verdunstet die Flüssigkeit und hinterlässt diese vernetzten makromolekularen Gerüte, was zu einer porösen und starken Struktur führt.
Porousität des Airgelhafens und deren Einflussfaktoren
Der Polymerisationsgrad und die Porosität von Aerogelen sind wichtige Faktoren, die ihre physikalischen Eigenschaften beeinflussen.Das poröse Netzwerk von Aerogelen ermöglicht es Gas, sich frei in ihn zu fließen, was es mit guten Umgebungsfiltrationsfunktionen bietet.Die Porosität beeinflusst auch die thermische Leitfähigkeit des Luftgehaums, da kleinere Porengrößen die thermische Leitfähigkeit des Gases erheblich verringern können.Darüber hinaus haben die Größe und Form des Lochs auch einen direkten Einfluss auf den Verschleißfestigkeit und die Kraft.
wasserdicht und Stabilität
Als hydrophiles Material neigt die Struktur des Luftgehaums nach Absorption von Feuchtigkeit zu verändern oder sogar zu kollabieren.Das Innere des Lufthegels mit einer ordnungsgemäßen chemischen Behandlung kann jedoch seine Leistung erheblich verbessern und die Verschlechterung als Feuchtigkeitsabsorption verringern.
Entwicklung des Produktionsprozesses
Der Produktionsprozess des Airgels kann in drei Hauptschritte unterteilt werden: Sol-Gel-Transformation, Netzwerkverbesserung und Trocknung.Klassische überkritische Trocknungstechnologie, Freeze-Trocknen usw. sind derzeit die Hauptproduktionsmethoden.In diesen Prozessen ist die Gewährleistung der Integrität des Matrix -Netzwerks und der Wartung von Poren von entscheidender Bedeutung.
Aussichten auf die Anwendung von Airgel
Die hervorragenden Eigenschaften von Aerogelen bieten sie in vielen Bereichen ein Anwendungspotential, einschließlich Wärmeisolierung, Umweltwiederherstellung, Energiespeicherung und Materialtechnik.Mit der Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie und der Vertiefung der Forschung wird der Anwendungsumfang von Aerogelen voraussichtlich weiter expandieren.
Aerogele stehen jedoch immer noch Herausforderungen bei den Herstellungskosten und technischen Anwendungen.Können sie in Zukunft weiter verwendete Materialien werden und unsere Technologie und unseren Lebensstil weiter verändern?
