Informații generale despre aerogel. Aerogel pentru izolarea casei

Am urmat instrucțiunile din rețeta TMOS (Tetramethyl Orthosilicate) de la http://www.aerogel.org și am făcut cu succes câteva bucăți de aerogel în atelierul meu de acasă.
Două lucruri au fost cele mai dificile: 1. Obțineți TMOS sau TEOS (ingredientul chimic cheie) și 2. Construiți o cameră de uscare supercritică. Piesele camerei pot fi achiziționate de la http://www.mcmaster.com sau de la orice alt furnizor de fitinguri industriale pentru țevi. Veți avea nevoie și de o sursă de dioxid de carbon lichid. Am folosit un cilindru de 20 lb (9,1 kg) achiziționat de la un magazin local de articole de sudură. Cel mai costul a fost cilindrul însuși, Consumabile costa doar 20 sau 30 de dolari. Este posibil să găsiți un furnizor de la care să închiriați un cilindru.

Obținerea TMOS este destul de dificilă, deoarece furnizorii de produse chimice sunt foarte reticenți în a vinde ceva persoanelor fizice.

Procesul de fabricare a aerogelului:

1. Se amestecă TMOS, metanol și hidroxid de amoniu. Se toarnă amestecul în forme și se lasă gelul să se întărească.
2. Scufundați gelul în metanol și așteptați o zi pentru ca apa rămasă în gel să se dizolve în metanol.
3. Se toarnă metanolul uzat și se înlocuiește cu metanol curat. Așteptați încă o zi și repetați procesul. Acest lucru va trebui făcut de mai multe ori în trei zile.
4. Mutați gelul în camera de uscare supercritică și umpleți-l cu metanol.
5. Adăugați dioxid de carbon lichid, deschideți supapa de evacuare a camerei și scurgeți metanolul. Asigurați-vă că bucățile de gel sunt tot timpul în CO2 lichid.
6. Așteptați o zi pentru ca metanolul să se dizolve în CO2 lichid.
7. Deschideți robinetul de scurgere și turnați mai mult metanol dizolvat în CO2.
8. Repetați procedura de scurgere a metanolului, dar asigurați-vă că gelul rămâne mereu scufundat în CO2 lichid. Repetați scurgerea/înlocuirea CO2 de câteva ori în decurs de 2-3 zile.
9. Ridicați temperatura camerei până când CO2 devine supercritic. Deschideți încet orificiul de ventilație în timp ce continuați să încălziți camera, astfel încât CO2 să treacă de la supercritic la gazos. Eliberați încet tot CO2 din cameră, apoi îndepărtați aerogelul finit din cameră.

Aerogeluri (din lat. aer- aer și gelatus- congelat) - o clasă de materiale care sunt un gel în care faza lichidă este complet înlocuită cu una gazoasă, ca urmare a căreia substanța are o densitate scăzută record, de doar o dată și jumătate mai mare decât densitatea aerului , și o serie de alte calități unice: duritate, transparență, rezistență la căldură, conductivitate termică extrem de scăzută și lipsă de absorbție a apei.

Vedere generală a aerogelului

Aerogelul este, de asemenea, unic prin faptul că este format din 99,8%... aer!

Aerogelurile pe bază de dioxid de siliciu amorf, alumină și oxizi de crom și staniu sunt comune. La începutul anilor 1990, au fost obținute primele mostre de aerogel pe bază de carbon.

Aerogelul este o creație foarte neobișnuită a mâinilor umane, un material premiat cu 15 poziții în Cartea Recordurilor Guinness pentru calitățile sale unice.

Aerogelurile aparțin clasei de materiale mezoporoase, în care cavitățile ocupă cel puțin 50% din volum. Din punct de vedere structural, aerogelurile sunt o rețea asemănătoare unui copac de nanoparticule grupate cu dimensiunea de 2-5 nm și pori de până la 100 nm.

La atingere, aerogelurile seamănă cu o spumă ușoară, dar fermă, ceva asemănător cu spuma de polistiren. Sub sarcină mare, aerogelul se sparge, dar în general este un material foarte puternic - o probă de aerogel poate rezista la o sarcină de 2000 de ori greutatea proprie. Aerogelurile, în special cele de cuarț, sunt buni izolatori termici.

Aerogelurile de cuarț sunt cele mai comune și dețin, de asemenea, recordul actual pentru a fi cele mai puțin dense solide- 1,9 kg/m³, aceasta este de 500 de ori mai mică decât densitatea apei și doar de 1,5 ori mai mult decât densitatea aerului.

Aerogelurile cu cuarț sunt, de asemenea, populare datorită conductivității lor termice extrem de scăzute (~ 0,017 W/(m.K) în aer la presiunea atmosferică normală), mai mică decât cea a aerului (0,024 W/(m.K)).

Aplicarea aerogelului

Aerogelurile sunt utilizate în construcții și industrie ca materiale termoizolante și de reținere a căldurii pentru izolarea termică a conductelor din oțel, diverse echipamente cu procese de temperatură înaltă și joasă, clădiri și alte obiecte. Rezistă la temperaturi de până la 650°C, iar stratul de 2,5 cm grosime este suficient pentru a proteja o mână umană de expunerea directă la o pistoletă.

Punctul de topire al aerogelului de cuarț este de 1200°C.

Producția de aerogel

Procesul de producție al aerogelurilor este complex și necesită timp. În primul rând cu ajutorul reacții chimice gelul se polimerizează. Această operațiune durează câteva zile și rezultatul este un produs asemănător jeleului. Apa se scoate apoi din jeleu cu alcool. Îndepărtarea sa completă este cheia succesului întregului proces. Următorul pas este uscarea „supercritică”. Este produs în autoclavă presiune ridicatași temperatură, dioxidul de carbon lichefiat este implicat în proces.

Campionatul la inventarea aerogelului este recunoscut de chimistul Steven Kistler (Steven Kistler) de la Pacific College (College of the Pacific) din Stockton, California, SUA, care și-a publicat rezultatele în 1931 în revista Nature.

Kistler a înlocuit lichidul din gel cu metanol și apoi a încălzit gelul sub presiune până când a fost atinsă temperatura critică a metanolului (240°C). Metanolul a părăsit gelul fără a scădea în volum; în consecință, gelul „se usucă”, aproape fără a se micșora.

Deoarece s-a spus deja despre aerogeluri, iată o dezvoltare a subiectului. Aceasta este traducerea unei articole de blog de la o persoană care a făcut aerogel de silicat în atelierul său, după o rețetă de pe site.

Obținerea TMOS este destul de dificilă, deoarece furnizorii de produse chimice sunt foarte reticenți în a vinde ceva persoanelor fizice.

Procesul de fabricare a aerogelului:

1. Se amestecă TMOS, metanol și hidroxid de amoniu. Se toarnă amestecul în forme și se lasă gelul să se întărească.
2. Scufundați gelul în metanol și așteptați o zi pentru ca apa rămasă în gel să se dizolve în metanol.
3. Se toarnă metanolul uzat și se înlocuiește cu metanol curat. Așteptați încă o zi și repetați procesul. Acest lucru va trebui făcut de mai multe ori în trei zile.
4. Mutați gelul în camera de uscare supercritică și umpleți-l cu metanol.
5. Adăugați dioxid de carbon lichid, deschideți supapa de evacuare a camerei și scurgeți metanolul. Asigurați-vă că bucățile de gel sunt tot timpul în CO2 lichid.
6. Așteptați o zi pentru ca metanolul să se dizolve în CO2 lichid.
7. Deschideți robinetul de scurgere și turnați mai mult metanol dizolvat în CO2.
8. Repetați procedura de scurgere a metanolului, dar asigurați-vă că gelul rămâne mereu scufundat în CO2 lichid. Repetați scurgerea/înlocuirea CO2 de câteva ori în decurs de 2-3 zile.
9. Ridicați temperatura camerei până când CO2 devine supercritic. Deschideți încet orificiul de ventilație în timp ce continuați să încălziți camera, astfel încât CO2 să treacă de la supercritic la gazos. Eliberați încet tot CO2 din cameră, apoi îndepărtați aerogelul finit din cameră.

Din comentarii:

jstults a scris...
De ce le este atât de frică să vândă TMOS persoanelor fizice?

Ben Krasnow a scris...
În concluzie, majoritatea furnizorilor de produse chimice nu vor vinde nimic clienților individuali, indiferent dacă substanța este periculoasă sau nu. Accident sau abuz medicament chimic poate duce la acțiuni în justiție și poate prejudicia reputația furnizorului, așa că mulți șefi de companie au decis că le este mai profitabil să uite de banii persoanelor fizice, dar să evite riscurile asociate acestora. Vești proaste pentru cei care fac știință acasă, dar este puțin probabil să se schimbe. Cel mai bun lucru la care putem spera este că hackerspaces funcționează suficient de bine pentru a putea comanda substanțe chimice pentru membrii lor. Acum, bănuiesc că multor spații de hacker vor fi dificil să comande de la companii precum Sigma Aldrich.

Will Walker a scris...
Salut Ben -

O treabă grozavă cu aerogelurile și documentația. Iată câteva trucuri pe care le puteți încerca pentru a reduce fisurile:

1. Umpleți uscătorul până sus cu MeOH înainte de a începe presurizarea. Trebuie să vă asigurați că atunci când creșteți presiunea, gelul va fi acoperit complet de lichid.

2. În primul rând, curățați metanol comprimat în loturi (20-30% la un moment dat) intermitent înainte de a fi înlocuit cu CO2 pur. Amestecarea diferiților solvenți creează o cădere de presiune în interiorul gelului, deoarece MeOH pur încearcă să se evapore. Aceasta este de fapt principala sursă „misterioasă” de fisuri.

3. Contrar a ceea ce ar putea sugera intuiția ta, se pare că dilatarea termică NU este cauza principală a fisurilor în aerogeluri. Ceea ce este cu adevărat semnificativ în acest caz este viteza cu care presiunea crește și scade. De asemenea, este important să încetiniți inițial schimbul de MeOH cu CO2, așa cum este descris mai sus.

Aerogelul este o clasă de materiale care este un gel în care faza lichidă este complet înlocuită cu cea gazoasă, în urma căreia substanța are o densitate scăzută record, de doar o dată și jumătate mai mare decât densitatea aerului și o serie de alte calități unice: duritate, transparență, rezistență la căldură, conductivitate termică extrem de scăzută și absența absorbției de apă.

Aerogel, ce este acest material?

(din latină aer - aer și gelatus - congelat) - o clasă de materiale care sunt un gel în care faza lichidă este complet înlocuită cu una gazoasă, în urma căreia substanța are o densitate scăzută record, doar una și o jumătate de ori mai mare decât densitatea aerului și o serie de alte calități unice: fermitate, transparență, rezistență la căldură, conductivitate termică extrem de scăzută și lipsă de absorbție a apei.

De multe ori aerogel numit „fum înghețat” din cauza sa aspect. În aparență, este oarecum ca un fum înghețat. La atingere aerogel seamănă cu o spumă ușoară, dar fermă, ceva ca polistirenul.

Reprezintă un copac net din grupate nanoparticule 2-5 nm în dimensiune, rigid interconectate. Acest cadru ocupă o mică parte din volum de la 0,13 la 15%, restul sunt pori.

Aerogeluri aparțin clasei materialelor mezoporoase.

Aerogelurile de natură variată sunt comune: atât anorganice - pe bază de dioxid de siliciu amorf (SiO 2), alumină (Al 2 O 3), grafen (numit aerograf), grafit (numit aerograf), cât și oxizi de crom și staniu și organic - pe baza de polizaharide, silicon, carbon. În funcție de bază, aerogelurile prezintă proprietăți diferite. Cu toate acestea, există proprietăți generale caracteristic întregii clase a acestui material.

Ca izolator termic este realizat sub formă de rogojini, role.

Proprietățile și beneficiile aerogelului:

– porozitate mare. 99,8% aer,

– are un record pentru cea mai mică densitate a solidelor - 1,9 kg / m³, care este de 500 de ori mai mică decât densitatea apei și doar de 1,5 ori mai mare decât densitatea aerului (aerogeluri de cuarț),

- un izolator termic unic. Are conductivitate termică scăzută - λ = 0,013 ~ 0,019 W / (m K) (în aer la presiunea atmosferică normală) este mai mică decât conductivitatea termică a aerului (0,024 W / (m K) (aerogeluri de cuarț). Ca încălzitor, este de 2-5 ori mai eficient decât încălzitoarele tradiționale,

– punctul de topire este de 1200°C (aerogel de cuarț),

– aerogelul este material rezistent. Poate rezista la o sarcină de 2000 de ori greutatea proprie,

- are un modul Young scăzut,

– nu se contractă, este rezistent la deformare, are rezistență mare la tracțiune,

– viteza de propagare a sunetului are cea mai mică valoare pentru materialul solid, ceea ce reprezintă un avantaj important la creare materiale de izolare fonică. Viteza sunetului în el este mai mică decât viteza sunetului în gaze,

- unele tipuri de aerogel sunt un absorbant excelent. Sunt de 7-10 ori mai eficiente decât materialele moderne de sorbție populare,

- este o substanta poroasa stabila. Volumul porilor din interiorul aerogelului este de zeci de ori mai mare decât volumul ocupat de materialul în sine. Această proprietate face posibilă utilizarea unui aerogel cu o anumită compoziție ca catalizator în procesele chimice pentru a obține compuși organici. Pe de altă parte, capacitatea sa internă mare poate fi folosită pentru a stoca în siguranță anumite substanțe precum combustibilul pentru rachete, oxidant etc.

- hidrofobic excelent. Nu absoarbe umezeala

– are rezistență ridicată la căldură și rezistență la căldură. Are o gamă largă de temperatură de utilizare - de la -200 °С la +1000 (1200) °С. Menține caracteristicile de izolare termică și mecanice fără pierderi atunci când este încălzit la cel puțin 1000°С,

- este un material incombustibil. Poate fi folosit și pentru protecție împotriva incendiilor diverse modele,

– transparent (aerogel de cuarț). Are un indice de refracție al luminii de la 1,1 la 1,02. Se poate face din tipuri diferite ochelari,

- are o duritate suficient de mare,

- durabilitate,

– ecologic și sigur pentru oameni și mediu inconjurator,

- are o zonă specifică mare a suprafeței interioare. Este de aproximativ 300-1000 m 2 /g,

– compoziție chimică aerogelul poate fi reglat, este ușor să introduceți diverși aditivi în compoziția sa, ceea ce deschide noi posibilități de utilizare,

– rezistent la acizi, alcaline, soluții,

- in acelasi timp, este un material fragil.

Aplicare cu aerogel:

- v cercetare științificăîn domeniul fizicii nucleare,

- pentru izolare fonică,

- pentru izolarea termică a clădirilor, structurilor, depozitelor, frigiderelor, conductelor de petrol, conductelor, altor obiecte și echipamente,

- pentru protectia impotriva incendiilor

Inovații cu aerogel:

Oamenii de știință au propus un concept terraformarea anumitor regiuni ale planetelor : Marte, Luna, Venus etc prin crearea de cupole artificiale sau ecrane din strat

Întâmpinați probleme în a găsi un anumit videoclip? Atunci această pagină vă va ajuta să găsiți videoclipul de care aveți atât de mult nevoie. Vă vom procesa cu ușurință cererile și vă vom oferi toate rezultatele. Indiferent de ceea ce vă interesează și de ce căutați, putem găsi cu ușurință videoclipul de care aveți nevoie, indiferent de direcția în care ar fi acesta.

Dacă sunteți interesat de știrile de actualitate, atunci suntem gata să vă oferim cele mai relevante știri în toate direcțiile în acest moment. Rezultatele meciurilor de fotbal, evenimente politice sau probleme mondiale, globale. Vei fi mereu la curent cu toate evenimentele dacă folosești minunata noastră căutare. Conștientizarea videoclipurilor pe care le oferim și calitatea lor nu depinde de noi, ci de cei care le-au încărcat pe Internet. Vă oferim doar ceea ce căutați și aveți nevoie. În orice caz, folosind căutarea noastră, vei afla toate știrile din lume.

Cu toate acestea, economia mondială este, de asemenea, destul de bună subiect interesant care îngrijorează multă lume. Depinde destul de mult de starea economică a diferitelor țări. De exemplu, import și export, orice alimente sau echipamente. Același nivel de trai depinde direct de starea țării, precum și de salarii și așa mai departe. Cum pot fi utile asemenea informații? Vă va ajuta nu numai să vă adaptați la consecințe, dar vă poate și avertiza să nu călătoriți într-o țară sau alta. Dacă sunteți un călător înrăit, asigurați-vă că folosiți căutarea noastră.

Astăzi este foarte greu să înțelegi intrigile politice și să înțelegi situația, trebuie să găsești și să compari multe diverse informatii. De aceea, putem găsi cu ușurință pentru dumneavoastră diverse discursuri ale deputaților Dumei de Stat și declarațiile acestora pentru toți anii trecuți. Puteți înțelege cu ușurință politica și situația din arena politică. Politicile diferitelor țări vă vor deveni clare și vă puteți pregăti cu ușurință pentru schimbările viitoare sau vă puteți adapta la realitățile noastre.

Cu toate acestea, aici puteți găsi nu numai diverse știri din întreaga lume. De asemenea, puteți găsi cu ușurință un film care va fi plăcut de vizionat seara cu o sticlă de bere sau floricele de porumb. În baza noastră de date de căutare există filme pentru fiecare gust și culoare, puteți găsi cu ușurință o imagine interesantă pentru dvs. Putem găsi cu ușurință pentru tine chiar și cele mai vechi și greu de găsit lucrări, precum și clasice cunoscute precum Star Wars: The Empire Strikes Back.

Dacă doriți doar să vă relaxați puțin și căutați videoclipuri amuzante, atunci vă putem potoli setea și aici. Vom găsi pentru tine un milion de videoclipuri distractive diferite de pe toată planeta. Glumele scurte te vor înveseli cu ușurință și te vor amuza toată ziua. Folosind un sistem de căutare convenabil, poți găsi exact ceea ce te va face să râzi.

După cum ați înțeles deja, lucrăm neobosit astfel încât să obțineți întotdeauna exact ceea ce aveți nevoie. Am creat această căutare minunată special pentru tine, astfel încât să poți găsi informațiile necesare sub forma unui videoclip și să le urmărești pe un player convenabil.