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Il mistero della struttura di Airgel: come mantiene tale forza?
Airgel, questo materiale poroso sintetico ultra luce, ha attirato un'attenzione diffusa della comunità scientifica sin dalla sua nascita.Come materiale a partire da un gel, i suoi componenti liquidi sono sostituiti dal gas per generare solidi con strutture sciolte ma non perdere forza.Negli ultimi anni, l'applicazione di aerogel è gradualmente aumentata e il loro potenziale in energia, ambiente e aviazione ha suscitato grande interesse.
La struttura speciale degli aerogel consente loro di mantenere la loro integrità e forza in condizioni estreme.
STORIA DI AIRGEL
I primi documentari degli aerogel risalgono al 1931 e sono stati creati dal chimico americano Samuel Stephens Kistler, che ha realizzato la tecnologia di sostituire i liquidi nel gel con gas a causa di una scommessa con Charles appreso.Lo sviluppo di questa tecnologia ha gettato le basi per la successiva produzione di materiali Airgel.
Proprietà di Airgel
Sebbene sia chiamato Airgel, in realtà è un materiale solido forte e secco che è completamente diverso dalle proprietà fisiche dei gel tradizionali.La sua eccellente capacità portante deriva dalla sua microstruttura dendritica, dove particelle sferiche con diametri di circa 2-5 nanometri si fondono per formare un cluster e formano ulteriormente una struttura tridimensionale altamente porosa.Questa struttura unica produce dal 90% al 99,8% del volume dell'aria Airgel, dandogli così eccellenti proprietà di isolamento.
AirGel può eliminare efficacemente i due metodi di trasferimento di calore di conduzione e convezione, rendendolo un eccellente materiale di isolamento termico.
Struttura di Airgel
La struttura degli aerogel deriva dal processo di polimerizzazione sol-gel, che prevede la reazione tra i monomeri, formando una macromolecola reticolata simile a una rete.Quando il materiale viene riscaldato in modo critico, il liquido evapora, lasciando dietro di sé questi quadri macromolecolari reticolati, risultando in una struttura porosa e forte.
Pousità di Airgel e i suoi fattori influenzanti
Il grado di polimerizzazione e la porosità degli aerogel sono fattori importanti che influenzano le loro proprietà fisiche.La rete porosa di aerogel consente al gas di fluire liberamente al suo interno, il che gli fornisce buone capacità di filtrazione ambientale.La porosità colpisce anche la conducibilità termica dell'Airgel, poiché le dimensioni dei pori più piccole possono ridurre significativamente la conduttività termica del gas.Inoltre, le dimensioni e la forma del foro hanno anche un impatto diretto sulla sua resistenza all'usura e forza.
impermeabile e stabilità
Come materiale idrofilo, la struttura dell'Airgel è soggetta a cambiare o addirittura crollare dopo aver assorbito l'umidità.Tuttavia, la creazione di interni dell'idrofobo Airgel con un adeguato trattamento chimico può migliorare significativamente le sue prestazioni e ridurre il deterioramento come assorbimento dell'umidità.
Evoluzione del processo di produzione
Il processo di produzione di AirGel può essere diviso in tre passaggi principali: trasformazione di sol-gel, miglioramento della rete e asciugatura.La classica tecnologia di asciugatura supercritica, la violazione del congelamento, ecc. Sono attualmente i principali metodi di produzione.In questi processi, garantire l'integrità della rete matrice e la manutenzione dei pori è cruciale.
Prospettive di applicazione di Airgel
Le eccellenti proprietà degli aerogel li rendono un potenziale di applicazione in molti campi, tra cui isolamento termico, ripristino ambientale, accumulo di energia e ingegneria dei materiali.Con l'avanzamento della scienza e della tecnologia e l'approfondimento della ricerca, si prevede che l'ambito dell'applicazione degli aerogel continuerà ad espandersi.
Tuttavia, gli aerogel affrontano ancora sfide nei costi di produzione e nelle applicazioni di ingegneria.Possono diventare materiali più ampiamente usati in futuro, cambiando ulteriormente la nostra tecnologia e lo stile di vita?
