Aerogel: Egy varázslatos anyag rendkívüli varázsa
650 fokban a lángszóró pisztoly tovább szórja a lángot, de nem tud meggyújtani egy speciális bevonatú kartonhéjat; Csak egy réteg film választja el, a kéz a forró asztalra nyomva elég forró ahhoz, hogy "sütjön", de csak egy kis meleget érezhet; Láthatatlan "védőfóliát" képez a kézen, amely lehetővé teszi, hogy a víz egy pillanat alatt "pattanjon"... Mindez olyan, mint a "tudományos varázslat" jelenség, mindez egy új anyagból, amely több mint egy tucat Guinness-rekordot őrzött - aerogél.
Annak érdekében, hogy intuitívabban megértse az aerogél csodáit, végezzünk néhány összehasonlító kísérletet. Először az azonos vastagságú aerogéles anyagot és a hagyományos szigetelőanyagot (pl. kőzetgyapot, szilikát stb.) helyezik el két egyforma magas hőmérsékletű környezeti kamrában, amelyek hőmérsékletét 650 fokra állítják be. A két anyag külső oldalán bekövetkező hőmérséklet-változásokat valós időben figyelték hőkamerával, ugyanazon 1-órás időszak alatt. Látni fogja, hogy a hagyományos anyag külső hőmérséklete gyorsan emelkedik, és nem sokára deformáció, füst, stb. keletkezik, míg az aerogél anyag külső hőmérséklete alig változik jelentősen, és mindig alacsonyan tartjuk. Ez teljes mértékben mutatja, hogy az aerogél messze meghaladja a hagyományos anyagok hőszigetelő tulajdonságait.
Nézze meg az aerogél és a szokásos szilárd anyagok (például fém, fa stb.) közötti kontrasztot. Ha az aerogél szigetelőtakaróval megegyező térfogatú fémdarabot választunk, és külön lemérjük, akkor azt tapasztaljuk, hogy az aerogél tömege sokkal könnyebb, mint a fémtömb, ami kiemeli az aerogél rendkívül könnyű tulajdonságait. Ezután egyidejűleg egy 200 fokos fűtőlapra helyezik őket. A melegítés során hőmérővel mérje meg, milyen gyorsan emelkedik a hőmérséklet a két anyag felületén, és az eredmények meglepnek. A fémfelület hőmérséklete gyorsan, míg az aerogél felülete nagyon lassan emelkedik, ami az aerogél kiváló hőszigetelő képességét mutatja, éles kontrasztban, így mélyebben átérezhető az aerogél varázsa.
Akár 650 fokos lángszóró pisztolyt tartva célozzon egy közönséges kartonhéjra, és a papírhéj egy pillanat alatt megég, a láng gyorsan szétterjed, és a kartonhéj hamuvá válik kb. 20 másodperc.
Amikor azonban a kartonhéjat vékony réteg átlátszó "varázsfestékkel" (azaz aerogéllel rokon termékekkel) vonták be, és ismét elégették egy 650 fokos lángpisztollyal, egészen más volt a helyzet. Ezúttal a kartonhéj nemcsak hogy nem gyulladt meg, de szinte nyoma sem volt a láng égésének, csak egy réteg fehér szemcsés por maradt a felületén. Ha megérinti a papír hátulját, egyáltalán nem érzi a hőt. A személyzet szerint 650 fokos magas hőmérsékletű környezetben több mint 3 órán át égést is kibír anélkül, hogy megsérülne.
Ebben a kísérletben a láng hője megpróbálta behatolni a kartonhéjba, de az aerogél bevonat elpusztíthatatlan gátként működött, és kíméletlenül távol tartotta a hőt. A kartonhéjat biztonságosan körül lehet venni lángokkal, mintha varázsütésre lenne, ami szemléletesen mutatja be az aerogél csodálatos hőszigetelő tulajdonságait.
A második "varázslat" a vízzel kapcsolatos. Az egyik tartályban egy réteg nem olvadó "varázspor" (aerogél részecskék) van szilárdan felfüggesztve a víz felett. A riporter a poron keresztül a fenékig nyúlt, és azonnal érezte, hogy az egész keze át van áztatva vízzel. Ám amikor kihúzta a kezét, meglepődve tapasztalta, hogy egy csepp víz sincs benne. Később ezt a kezet sokszor más medencékbe tették, vagy közvetlenül vízzel mosták, és az egész kéz mindig egy láthatatlan "védőfóliába" volt burkolva, amely képes "kipattanni" az összes vízre.
Az aerogél víztaszító tulajdonsága különleges felületi tulajdonságainak köszönhető. Mikroszerkezete megnehezíti a vízmolekulák megtapadását, ehelyett cseppeket képez, amelyek lehullanak, akárcsak a lótuszlevél felületének öntisztító hatása.
El tudod hinni, hogy egy emberi kéz meg tud érinteni egy 100 fok feletti tárgyat anélkül, hogy megégne?
A harmadik "varázslat" a "hőre" összpontosít. Egy forró asztalon, amelyen a hideg víz azonnal felforr és elpárolog, ráterít egy réteg "varázsfilmet" (aerogéles szigetelőpapír), a riporter idegesen rányomta a kezét, és meglepő módon csak egy kis meleget érzett.
Technológia: Világviszonylatban vezető előkészítési módszerek kutatása és fejlesztése
Ezek mögött a csodálatos "varázsfestékek", "varázsporok" és más "varázslatok" valójában egyfajta Guinness-rekordok könyvéből állnak, több mint 10-nel, és a Science magazin "a világot megváltoztató varázsanyagként" dicséri. aerogél.
A Coon új anyagipari támogató mérnöke újságíróknak elmondta, hogy az airgel a világ jelenleg ismert legkönnyebb szilárd anyaga, emellett a világ legkiválóbb szilárd anyaga, hőszigetelő és tűzvédelmi teljesítménnyel.
Mitől olyan csodálatos az airgel? A mérnök a "vattacukor" hasonlatával magyarázta.
A mérnökök megállapították, hogy az aerogél és a homok (főleg szilícium-dioxid) kapcsolata hasonló a mályvacukor és a fehér cukor közötti kapcsolathoz. Hőszigetelő és égésgátló tulajdonságai azért olyan kiválóak, mert molekulaszerkezetében számos nanoméretű lyuk található, amelyek porozitása meghaladja a 95%-ot. Ezek a nanoméretű lyukak olyanok, mint egy "hőszigetelő labirintus" a mikroszkopikus világban, ahol a hő folyamatosan visszaverődik, és terjedése közben szétszóródik, megnehezítve a zökkenőmentes vezetést, így az aerogél hővezető képessége rendkívül alacsony, és elérheti. a vákuumhoz hasonló hőszigetelő hatás. "A mályvacukor lyukai szabad szemmel láthatók, míg az aerogélen lévő lyukak nanoméretűek, 1,{2}}-szer kisebbek, mint egy emberi hajszál átmérője."
Kiváló tulajdonságaik ellenére az aerogélt nehéz beszerezni.
A hagyományos aerogél-készítés "szuperkritikus szárítási előkészítést" igényel, amelyet több napon keresztül, magas hőmérsékleten és nyomáson kell elkészíteni. Ez számos problémához vezet, mint például a berendezések magas beviteli költsége, bonyolult folyamatfolyamatok, komoly szennyezés-kibocsátás stb., ami miatt a gyártási költség továbbra is magas. Ezért az aerogéles termékeket többnyire olyan kulcsfontosságú területeken használják, mint a repülés.
Erre a helyzetre tekintettel a Xie Yi, a Kínai Tudományos Akadémia akadémikusa és a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem professzora által vezetett innovációs csapat több évtizedes szakadatlan erőfeszítések után önállóan kifejlesztette a világ vezető aerogél-előkészítési módszerét – környezetvédelem airgel atmoszférikus nyomáson szárítási módszer". Ezzel a módszerrel nagymértékben csökkenthető az aerogél előállítási költsége, elősegíthető az aerogél termékek zökkenőmentesebb iparosítása, és valóban bekerülhetnek a mindennapi életünkbe.
Alkalmazás: "tűzkabát" készítése
Az építőiparban az aerogél alkalmazása figyelemre méltó eredményeket ért el. Például egy nagy kereskedelmi épületben a hűtésre és fűtésre fordított éves energiafogyasztás meglehetősen nagy, ha nem használnak aerogéles szigetelést, és a villamosenergia-kiadások az üzemeltetési költségek jelentős részét teszik ki. Az aerogél szigetelőanyagok módosítása után a szigorú energiafogyasztás-ellenőrzés és statisztikák révén azt találták, hogy a hűtés és fűtés éves energiafogyasztása jelentősen csökken, és az ennek megfelelő villamosenergia-ráfordítás is jelentősen csökken.
Az energiafelhasználás mértéke lényegesen alacsonyabb, mint a közelben lévő hasonló, aerogéles szigetelést nem alkalmazó kereskedelmi épületeké, az energiamegtakarítás pedig nyilvánvaló.
Ez elsősorban az aerogél épületszigetelő bevonatok kiváló teljesítményének köszönhető. Csupán 2-5 mm-es vékony bevonat szükséges ahhoz, hogy elérje a 40-60 mm-es közönséges szigetelőanyag állandó hőmérsékleti hatását, ezáltal több mint 30%-kal csökkentse a helyiség energiafogyasztását. Ez a rendkívül hatékony szigetelési képesség nemcsak jelentős üzemeltetési költségeket takarít meg az épülettulajdonosok számára, hanem pozitívan járul hozzá az építőipar teljes energiafogyasztásának csökkentéséhez, az energiatakarékosság és a károsanyag-kibocsátás csökkentése érdekében a társadalom egésze által képviselt kontextusban.
A Zhejiang Runfew New Material Co., Ltd. nélkülözhetetlen szerepet játszott ebben a folyamatban. Gondosan kifejlesztett aerogél sorozatú termékei továbbra is új életerőt kölcsönöznek az épületek energiatakarékosságának, több épületnek segítik a magas hatásfokú szigetelést, valamint az energiamegtakarítást és a fogyasztás csökkentését, és az airgelt ez a varázslatos anyag nagyobb értéket képvisel az építőiparban.