Original sur Blogspot.
J'ai suivi les instructions de la recette de TMOS (tétraméthylorthosilicate) trouvée sur http://www.aerogel.org et j'ai réussi à obtenir quelques morceaux d'aérogel dans mon atelier à domicile.
Deux points ont causé la plus grande difficulté : 1. Obtenez TMOS ou TEOS (ingrédient chimique clé) et 2. Construisez une chambre de séchage supercritique. Les pièces de la chambre peuvent être achetées sur http://www.mcmaster.com ou tout autre fournisseur de raccords de tuyauterie industriels. Vous aurez également besoin d'un approvisionnement en dioxyde de carbone liquide. J'ai utilisé un baril de 20 lb (9,1 kg) acheté dans un magasin local de fournitures de soudage. Plus le coût a été fait par le cylindre lui-même, Consommables ne coûte que 20$ ou 30$. Vous pourrez peut-être trouver un fournisseur auprès duquel vous pourriez louer la bouteille.
Il est assez difficile d'obtenir du TMOS, car les fournisseurs de produits chimiques sont très réticents à vendre quoi que ce soit aux particuliers.
Processus de fabrication d'aérogel :
1. Mélanger le TMOS, le méthanol et l'hydroxyde d'ammonium. Versez le mélange dans des moules et laissez le gel prendre.
2. Plongez le gel dans du méthanol et attendez un jour que l'eau restante dans le gel se dissolve dans le méthanol.
3. Jetez le méthanol usagé et remplacez-le par du propre. Attendez un autre jour et répétez le processus. Cela devra être fait plusieurs fois au cours des trois jours.
4. Déplacez le gel dans la chambre de séchage supercritique et remplissez-le de méthanol.
5. Ajoutez du dioxyde de carbone liquide, ouvrez le robinet de vidange de la chambre et vidangez le méthanol. Assurez-vous que les morceaux de gel sont dans du CO2 liquide à tout moment.
6. Attendez un jour que le méthanol se dissolve dans le CO2 liquide.
7. Ouvrez le robinet de vidange et versez un peu plus de méthanol dissous dans du CO2.
8. Répétez la procédure de vidange du méthanol, mais assurez-vous que le gel reste immergé dans le CO2 liquide à tout moment. Répétez la vidange/le remplacement du CO2 plusieurs fois dans les 2-3 jours.
9. Augmenter la température dans la chambre pour que le CO2 devienne supercritique. Ouvrez l'évent lentement tout en continuant à chauffer la chambre pour déplacer le CO2 de supercritique à gazeux. Libérez lentement tout le CO2 de la chambre, puis retirez l'aérogel fini de la chambre.
Aérogels (de lat. aer- aérien et gelée- congelé) - une classe de matériaux qui est un gel, dans lequel la phase liquide est complètement remplacée par une phase gazeuse, à la suite de laquelle la substance a une densité record, seulement une fois et demie supérieure à la densité de l'air, et un certain nombre d'autres qualités uniques : dureté, transparence, résistance à la chaleur, conductivité thermique extrêmement faible et manque d'absorption d'eau.
Vue générale de l'aérogel
L'aérogel est également unique en ce que 99,8 % se compose de… d'air !
Les aérogels à base de dioxyde de silicium amorphe, d'alumine et d'oxydes de chrome et d'étain sont très répandus. Au début des années 1990, les premiers échantillons d'aérogel à base de carbone ont été obtenus.
L'aérogel est une création très inhabituelle de mains humaines, un matériau récompensé pour ses qualités uniques 15 positions dans le livre Guinness des records.
Les aérogels appartiennent à la classe des matériaux mésoporeux dans lesquels les cavités occupent au moins 50 % du volume. En termes de structure, les aérogels sont un réseau arborescent de nanoparticules de 2 à 5 nm combinées en amas et pores jusqu'à 100 nm.
Au toucher, les aérogels ressemblent à une mousse légère mais ferme, quelque chose comme de la mousse de polystyrène. L'aérogel se fissurera sous une charge lourde, mais en général c'est un matériau très durable - un échantillon d'aérogel peut supporter une charge 2000 fois son propre poids. Les aérogels, en particulier les quartz, sont de bons isolants thermiques.
Les aérogels de quartz sont les plus courants et détiennent également le record actuel de densité la plus faible dans solides- 1,9 kg/m³, c'est 500 fois moins que la densité de l'eau et seulement 1,5 fois plus que la densité de l'air.
Les aérogels de quartz sont également populaires en raison de leur conductivité thermique extrêmement faible (~ 0,017 W / (m.K) dans l'air à pression atmosphérique normale), inférieure à la conductivité thermique de l'air (0,024 W / (m.K)).
Application de l'aérogel
Les aérogels sont utilisés dans la construction et l'industrie comme matériaux d'isolation thermique et de rétention de chaleur pour les canalisations en acier d'isolation thermique, divers équipements avec des processus à haute et basse température, des bâtiments et d'autres objets. Il peut résister à des températures allant jusqu'à 650°C, et une couche de 2,5 cm suffit pour protéger une main humaine du chalumeau direct.
Le point de fusion de l'aérogel de quartz est de 1200°C.
Production d'aérogel
Le processus de production des aérogels est complexe et prend du temps. D'abord avec réactions chimiques le gel va polymériser. Cette opération dure plusieurs jours et on obtient un produit gélatineux. Ensuite, l'eau est retirée de la gelée avec de l'alcool. Son élimination complète est la clé du succès de l'ensemble du processus. L'étape suivante est le séchage "supercritique". Il est produit en autoclave à haute pression et la température, le dioxyde de carbone liquéfié est impliqué dans le processus.
Le chef de file dans l'invention de l'aérogel est reconnu par le chimiste Steven Kistler du College of the Pacific à Stockton, Californie, États-Unis, qui a publié ses résultats en 1931 dans la revue Nature.
Kistler a remplacé le liquide du gel par du méthanol, puis a chauffé le gel sous pression jusqu'à ce que la température critique du méthanol (240 °C) soit atteinte. Le méthanol a quitté le gel sans diminuer de volume ; en conséquence, le gel s'est "séché", presque sans rétrécir.
Puisqu'on a déjà parlé des aérogels, voici quelques développements du sujet. Il s'agit d'une traduction d'une entrée de blog d'une personne qui a fabriqué un aérogel de silicate dans son atelier en utilisant une recette du site.
Il est assez difficile d'obtenir du TMOS, car les fournisseurs de produits chimiques sont très réticents à vendre quoi que ce soit aux particuliers.
Processus de fabrication d'aérogel :
1. Mélanger le TMOS, le méthanol et l'hydroxyde d'ammonium. Versez le mélange dans des moules et laissez le gel prendre.
2. Plongez le gel dans du méthanol et attendez un jour que l'eau restante dans le gel se dissolve dans le méthanol.
3. Jetez le méthanol usagé et remplacez-le par du propre. Attendez un autre jour et répétez le processus. Cela devra être fait plusieurs fois au cours des trois jours.
4. Déplacez le gel dans la chambre de séchage supercritique et remplissez-le de méthanol.
5. Ajoutez du dioxyde de carbone liquide, ouvrez le robinet de vidange de la chambre et vidangez le méthanol. Assurez-vous que les morceaux de gel sont dans du CO2 liquide à tout moment.
6. Attendez un jour que le méthanol se dissolve dans le CO2 liquide.
7. Ouvrez le robinet de vidange et versez un peu plus de méthanol dissous dans du CO2.
8. Répétez la procédure de vidange du méthanol, mais assurez-vous que le gel reste immergé dans le CO2 liquide à tout moment. Répétez la vidange/le remplacement du CO2 plusieurs fois dans les 2-3 jours.
9. Augmenter la température dans la chambre pour que le CO2 devienne supercritique. Ouvrez l'évent lentement tout en continuant à chauffer la chambre pour déplacer le CO2 de supercritique à gazeux. Libérez lentement tout le CO2 de la chambre, puis retirez l'aérogel fini de la chambre.
À partir des commentaires :
jstults a écrit ...
Pourquoi ont-ils si peur de vendre du TMOS aux particuliers ?
Ben Krasnow a écrit ...
En fin de compte, la plupart des fournisseurs de produits chimiques ne vendront rien à des clients individuels, que la substance soit dangereuse ou non. Accident ou abus préparation chimique peut conduire à des poursuites judiciaires et nuire à la réputation du fournisseur, de sorte que la direction de nombreuses entreprises a décidé qu'il était plus rentable pour elles d'oublier l'argent des particuliers, mais d'éviter les risques associés. Mauvaise nouvelle pour ceux qui font de la science à la maison, mais il est peu probable que cela change. Le mieux que nous puissions espérer est que les hackerspaces fonctionnent suffisamment bien pour pouvoir commander des produits chimiques pour leurs membres. Maintenant, je soupçonne que de nombreux hackerspaces auront des problèmes en essayant de commander quelque chose à des entreprises comme Sigma Aldrich.
Will Walker a écrit...
Bonjour ben -
Excellent travail avec les aérogels et la documentation. Voici quelques astuces que vous pouvez essayer pour réduire les fissures :
1. Remplissez le séchoir jusqu'au sommet avec du MeOH avant de commencer à pressuriser. Vous devez vous assurer que lorsque vous mettez sous pression, le gel est complètement caché par le liquide.
2. Vidangez d'abord le méthanol comprimé par portions (20 à 30 % à la fois) par intermittence avant de le remplacer par du CO2 pur. Le mélange de différents solvants crée une chute de pression dans le gel alors que le MeOH pur tente de s'évaporer. C'est en fait la principale source "mystérieuse" de fissures.
3. Contrairement à ce que suggère notre intuition, il apparaît que la dilatation thermique n'est PAS la cause principale de la fissuration des aérogels. Ce qui compte vraiment dans ce cas, c'est la vitesse à laquelle la pression monte et descend. Il est également important de ralentir initialement le remplacement de MeOH par du CO2 comme décrit ci-dessus.
L'aérogel est une classe de matériaux qui sont des gels, dans lesquels la phase liquide est complètement remplacée par la phase gazeuse, de sorte que la substance a une densité record, seulement une fois et demie supérieure à la densité de l'air, et un certain nombre d'autres qualités uniques : dureté, transparence, résistance à la chaleur, conductivité thermique extrêmement faible et absence d'absorption d'eau.
Aérogel, quel est ce matériau ?
(du latin aer - air et gelatus - congelé) - une classe de matériaux qui sont des gels, dans lesquels la phase liquide est complètement remplacée par une phase gazeuse, à la suite de laquelle la substance a une densité record, une seule et une demi fois supérieure à la densité de l'air, et un certain nombre d'autres qualités uniques : dureté, transparence, résistance à la chaleur, conductivité thermique extrêmement faible et manque d'absorption d'eau.
Souvent aérogel appelé « fumée glacée » en raison de sa apparence... En apparence, c'est un peu comme de la fumée gelée. Au toucher aérogel ressemble à une mousse légère mais ferme, une sorte de mousse.
C'est un arbre rapporter de groupé nanoparticules 2-5 nm de taille, rigidement interconnectés. Cette charpente occupe une petite partie du volume de 0,13 à 15 %, le reste se trouve dans les pores.
Aérogels appartiennent à la classe des matériaux mésoporeux.
Les aérogels de diverses natures sont répandus : à la fois inorganiques - à base de dioxyde de silicium amorphe (SiO 2), d'alumine (Al 2 O 3), de graphène (appelé aérographe), de graphite (appelé aérographe), ainsi que d'oxydes de chrome et d'étain, et organiques - à base de polysaccharides, silicone, carbone... Les aérogels présentent des propriétés différentes selon le substrat. Cependant, il y a les propriétés générales caractéristique pour toute la classe de ce matériau.
En tant qu'isolant thermique, il se présente sous forme de tapis, de rouleaux.
Propriétés et avantages de l'aérogel :
- haute porosité. 99,8 % d'air
– a un record pour la plus faible densité de solides - 1,9 kg / m³, soit 500 fois moins que la densité de l'eau et seulement 1,5 fois plus que la densité de l'air (aérogels de quartz),
- un isolant thermique unique. A une faible conductivité thermique - λ = 0,013 ~ 0,019 W / (m K) (dans l'air à pression atmosphérique normale) inférieure à la conductivité thermique de l'air (0,024 W / (m K) (aérogels de quartz). est 2 à 5 fois plus efficace que les radiateurs traditionnels,
– point de fusion 1200°C (aérogel de quartz),
- l'aérogel est matériau durable... Il peut supporter 2000 fois son propre poids,
- a un module d'Young faible,
- ne rétrécit pas, résiste à la déformation, a une haute résistance à la traction,
– la vitesse de propagation du son est la plus faible pour un matériau solide, ce qui est un avantage important lors de la création matériaux d'insonorisation. La vitesse du son est inférieure à la vitesse du son dans les gaz,
- certains types d'aérogels sont d'excellents absorbants. Ils sont 7 à 10 fois plus efficaces que les matériaux de sorption modernes populaires,
- est une substance poreuse stable. Le volume poreux à l'intérieur de l'aérogel est des dizaines de fois supérieur au volume occupé par le matériau lui-même. Cette propriété permet d'utiliser un aérogel d'une certaine composition comme catalyseur dans des procédés chimiques afin d'obtenir des composés organiques. D'autre part, sa grande capacité interne peut être utilisée pour le stockage en toute sécurité de certaines substances, par exemple, le carburant de fusée, le comburant, etc.,
- excellente hydrophobie. N'absorbe pas l'humidité
- a une résistance à la chaleur et une résistance à la chaleur élevées. Possède une large plage de températures de fonctionnement d'utilisation - de -200 ° à +1000 (1200) ° . Conserve l'isolation thermique et les caractéristiques mécaniques sans perte lorsqu'il est chauffé à au moins 1000 ° C,
- est un matériau incombustible. Peut également être utilisé pour la protection incendie divers modèles,
- transparent (aérogel de quartz). A un indice de réfraction de la lumière de 1,1 à 1,02. Il peut être utilisé pour faire différentes sortes lunettes,
- a une dureté assez élevée,
- durabilité,
- respectueux de l'environnement et sans danger pour l'homme et environnement,
- a une grande surface spécifique de la surface intérieure. Il est d'environ 300-1000 m 2 / g,
– composition chimique l'aérogel peut être ajusté, divers additifs peuvent être facilement introduits dans sa composition, ce qui ouvre de nouvelles possibilités pour son utilisation,
- résistant aux acides, alcalis, solutions,
- en même temps c'est un matériau fragile.
Applications d'aérogel :
-v recherche scientifique dans le domaine de la physique nucléaire,
- pour l'isolation phonique,
- pour l'isolation thermique des bâtiments, structures, entrepôts, réfrigérateurs, oléoducs, tuyaux, autres objets et équipements,
- pour la protection incendie,
Innovation Aérogel :
Les scientifiques ont proposé un concept terraformer des régions individuelles des planètes : Mars, Lune, Vénus, etc. en créant des dômes artificiels ou écrans de la couche
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