بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
عنوان: معرفی آئروژلها (Aero gels)
اسلاید 3 :
آئروژل
واژه آئروژل از دو کلمه هوا و ژل تشکیل شده است.
آئروژلها سبکترین و کم دانسیتهترین جامدهایی هستند که تاکنون شناخته شدهاند.
به طور عمده 50-99.5 درصد حجم آنها را هوا تشکیل میدهد.
اسلاید 4 :
آئروژل
آئروژلها سطحی حدود 250-3000 مترمربع در هرگرم دارند، بطوریکه یک اینچ مکعب آن سطحی حدود یک زمین فوتبال دارد.
در بسیاری مواد آئروژل، ساختارهایی بی شکل دارند که با روشهای مشخصهیابی X-Ray مشخص میشود.
آئروژل اولین بار توسط استیون کیستلر در سال 1931 ساخته شد.
اولین نوع آئروژلها از نوع سیلیکا آئروژلها بودند.
اسلاید 5 :
خواص آئروژلها
خواص عایق بودن آئروژلها:
آئروژلها بهترین مواد عایق حرارتی شناخته شدهاند.
آئروژلها بسیار ترد هستند.
میتوانند بسیار شفاف ساخته شوند.
اسلاید 6 :
خواص آئروژلها
هدایت پایین آئروژلها از بافت متخلخل آنها سرچشمه میگیرد.
سیلیکا آئروژل با دانسیته نزدیک 120 کیلوگرم بر متر مکعب هدایتی حدود (mWm-1K-1) 5 دارد.
سیلیکا آئروژل در پنجرههای عایق کاربرد دارد، مانع از ورود و خروج گرما میشوند.
اسلاید 8 :
شیمی یکپارچه آئروژل
از نظر شیمی تقویت خواص فیزیکی سیلیکا آئروژلها بدون از بین رفتن دیگر خواص آنها لازم و ضروری است.
بویژه وقتی که از آئروژل در ابر عایقها حرارتی و . استفاده میشود.
شفافیت سیلیکا آئروژلها مزیت مهم آنها در کاربردهای مختلف است.
اسلاید 9 :
به منظور یکپارچگی آئروژل، دو فرایند قبل از خشکاندن آن صورت میگیرد:
شستن ژل مرطوب با محلول اتانول وآب
مرحله پیرسازی (Aging)
Aging ، به معنای قرار دان ژل شسته شده در تماس با محلول اتانولی است که شامل پیش ماده سیلیکونی مثلاً تترامتیل ارتوسیلیکات است.
با این فرایندها بدون اینکه خواص تراوایی آئروژل از بین برود، سختی آن افزایش مییابد.
اسلاید 10 :
شیمی آبگریزی آئروژلها
سیلیکا آئروژل واجد خواص آبگریزی (Hydrophobicity) زیادی است.
ساختارهای آبگریز آئروژلی بوسیله Schwertfeger از متیل تری متوکسی سیلان و تترامتوکسی سیلان در شرایط بازی سنتز شده و در متانول فوق بحرانی خشک شدند.
در این روش خشکاندن با حرارت بالا منجر به آب گریز شدن سطح آئروژلها میشود.
اسلاید 11 :
آئروژلهایی که از 20 درصد متیل تری متوکسی سیلان تشکیل شدهاند، روی آب شناور میمانند و بنابراین آبگریز هستند.
آبگریز کردن سیلیکا آئروژل بوسیله متیل تری متوکسی سیلان:
اسلاید 12 :
خواص مکانیکی آئروژلها
از مشخصات بارز آئروژلها، سبکی و شکندگی آنهاست.
با وجود سبکی و شکنندگی، این مواد به اندازه کافی محکم هستند و میتوان آنها را با دست حمل کرد.
قدرت فشردگی، قدرت کششی و الاستیسیته آنها بسیار پایین است.
بزرگی این خواص وابسته به بهم پیوستگی شبکه آئروژل و دانسیته پایین آن است.
اسلاید 13 :
طی فرایند پیرسازی (Aging)، ژل در محلولهای الکوکسید قرار میگیرد و از نظر شبکه محکمتر میشود.
این فرایند، ژلها را در مقابل فشار موئینگی مقاومتر میسازد و خواص مکانیکی آنها را بهبود میبخشد.
اسلاید 14 :
روشهای ساخت آئروژل
آئروژل ابتدا توسط واکنشهای پلیمریزاسیون ترکیبات مختلف، بصورت ژل تهیه میشود.
سپس این ژل مرطوب بوسیله روشهای مختلفی خشکانده میشود.
در نتیجه نمونههای خشک که موادی با بافت بسیار متخلخل و سبک هستند، تولید میشوند.
اسلاید 15 :
فرایند ساخت سُل-ژل
در این فرایند که در حرارت پایین (معمولاً کمتر از̊C 100) و در مایع رخ میدهد، مواد جامدی بدست میآیند.
این مواد جامد در نتیجه فرایند پلیمریزه شدن که شامل برقراری پلهای M-OH-M یا M-O-M بین اتمهای فلز در مواد اولیه است، بوجود میآیند.
اسلاید 16 :
فرایند ساخت سُل-ژل
در اولین مرحله از این فرایند ذرات جامد کلوئیدی مستقل از هم بوجود میآیند که ابعاد آنها در حد نانومتر است.
در دومین مرحله این ذرات کلوئیدی در حالی که هنوز در حلال هستند، بهم پیوسته و تشکیل ژل میدهند.
اسلاید 17 :
تبدیل ژل مرطوب به آئروژل
خشکاندن به روش فوق بحرانی
در این روش ژل مرطوب در فضایی بسته حرارت داده میشود.
درجه حرارت و فشار این محیط برای مایعی که در خلل و فرجهای ژل به دام افتاده است، در ناحیه بحرانی است.
در نتیجه حلال بصورت گاز خارج میشود.
اسلاید 18 :
تبدیل ژل مرطوب به آئروژل
حلال فوق بحرانی همزمان شبیه مایعات و گازها بوده، فشار و حرارت بالایی دارد.
سیالهای فوق بحرانی مثل گازها پخش میشوند، اما دانسیته و هدایت گرمایی آنها شبیه مایعات است.
حلال فوق بحرانی کشش سطحی کمی نسبت به مایع دارد.
این حالت باعث ..
حفظ ساختار متخلخل آئروژل
جلوگیری از فروپاشی ساختار
آن در هنگام خشکاندن میشود.
اسلاید 19 :
مشخصات سیالهای فوق بحرانی
اسلاید 20 :
تبدیل ژل مرطوب به آئروژل
دیگر تکنیکهای خشک کردن
ژلهای آلی مرطوبی را ، که در حلالهای آلی ساخته شدهاند، میتوان بوسیله تبخیر حلال در فشار محیط با یک انقباض ملایم خشک کرد.
برای کاهش فشار موئینگی به سیستم، سورفکتانت افزوده میشود.
