Beth yw'r Aerogel?

Genedigaeth Airgel

Ym 1931, gwahanodd Kistler yr hylif o'r solid trwy ddefnyddio techneg sychu uwch-gritigol alcoholig a chadw strwythur y nwy rhag crebachu a dymchwel, gan arwain at aergel yn y byd.

Diffiniad o Airgel
Mae Airgel yn ddeunydd solet amorffaidd nano-fandyllog ysgafn gyda micro-gronynnau graddfa nanomedr wedi'u hagregu â'i gilydd i ffurfio strwythur rhwydwaith hydraidd ar raddfa nanomedr ac wedi'i lenwi â nifer fawr o gyfryngau gwasgariad nwyol yn sgerbwd y rhwydwaith.

Mae aerogels nid yn unig yn ddeunydd swyddogaethol, ond hefyd yn gyflwr mater newydd. Mae cyflwr aergel yn sylfaenol wahanol i gyflyrau mater eraill mewn llawer o briodweddau. Mae ganddo faint a siâp sefydlog fel mater solet, ond gall ei ddwysedd ymddangosiadol rychwantu o uchafswm o 1 g/cm³ i 0.001 g/cm³ (yn is na dwysedd yr aer); ar yr un pryd, mae ganddo strwythur mandyllog tebyg i sbwng, gyda nodweddion lluosog o nodweddion microsgopig (sgerbwd nano-raddfa), macrosgopig (mater cyddwys) a mesosgopig (strwythur aml-lefel a ffractal), gan wneud aerogels yn meddu ar lawer o briodweddau unigryw. Mae'n arddangos dargludedd thermol isel iawn, modwlws elastigedd isel iawn, cyfradd ffonon isel iawn, mynegai plygiannol isel iawn, cyson dielectrig isel, cyflymder sain isel iawn, arwynebedd penodol uchel, dwysedd eang iawn a dosbarthiad mynegai plygiannol, ac ati.

Dosbarthiad Aerogels
Mae yna ystod eang o aerogels, sy'n cwmpasu bron pob system ddeunydd. Yn gyffredinol, yn ôl y cyfansoddiad cemegol, gellir eu rhannu'n aerogels organig, aerogels anorganig ac aerogels cyfansawdd, ac ati Gellir dosbarthu aerogels hefyd yn systemau silicon, carbon, sylffwr, ocsid metel a metel yn ôl eu prif gydrannau.

Statws a Rôl Aerogels
Dywed gwyddonwyr y bydd aerogels yn newid y byd.

Rhestrwyd Airgel fel un o'r 10 mater poeth mwyaf poblogaidd ym maes gwyddoniaeth a thechnoleg yn rhifyn 250 o'r cyfnodolyn Science UDA. Ar 20 Awst 2007, adroddodd The Times mai airgel yw'r solid ysgafnaf yn y byd sy'n gallu gwrthsefyll pŵer ffrwydrol 1kg o ddeinameit a'ch cadw allan o wres y chwythlamp uwchben 1300°C. Mae gwyddonwyr yn archwilio'r defnydd o airgel ym mhopeth o siwtiau gofod wedi'u hinswleiddio'n fawr i gynwysyddion uwch i gatalyddion i'r genhedlaeth nesaf o racedi tennis. Mae Airgel yn addo cystadlu â chenedlaethau o ddeunyddiau chwedlonol megis resin ffenolig o'r 1930au, ffibr carbon o'r 1980au a silicon o'r 1990au.

Mae Airgel wedi cael ei restru sawl gwaith yn y Guinness Book of World Records fel solid ysgafnaf y byd. Mae gan Airgel hefyd ddargludedd thermol isel iawn a mynegai plygiant ac mae 39 gwaith yn fwy inswleiddio na'r ffibrau gwydr gorau. Mae Airgel wedi cael ei ddefnyddio i insiwleiddio gorsaf ofod Rwsia Mir a rover Mars Pathfinder yr Unol Daleithiau yn thermol, ac mae eisoes wedi chwarae rhan hanfodol yn y diwydiant awyrofod.

Hanes Datblygiad Airgel
1931, paratowyd aerogels gyntaf gan Kistler ym Mhrifysgol Stanford, UDA.
1985, trefnwyd y symposiwm cyntaf ar aerogels, a elwir yn ISA, gan y Sefydliad Ffiseg ym Mhrifysgol Würzburg, yr Almaen.
1993, defnyddir aerogels i insiwleiddio siwtiau gofod, llongau gofod a gwennol ofod.
2002, sefydlwyd Aspen Aerogel, cwmni NASA, i ddatblygu a chynhyrchu aerogels.
2004, ymchwil airgel a gynhaliwyd gan sefydliadau ymchwil Tsieineaidd domestig.
2006, dechreuodd cwmnïau airgel domestig yn Tsieina i ddatblygu aerogels.
2017, cyhoeddodd Tsieina, GB / T 34336-201, Cynhyrchion Inswleiddio Cyfansawdd Airgel Nonporous
2021, cyhoeddodd y Cyngor Gwladol, “Cynllun Gweithredu ar gyfer Carbon Cyrraedd y Brig erbyn 2023” ar gyflymu ymchwil a datblygiad ffibr carbon, aerogel, dur arbennig a deunyddiau sylfaenol eraill.

Priodweddau Allweddol Aerogels
(1) Ultra-ysgafn. Airgel yw solid lleiaf trwchus y byd, gydag isafswm dwysedd o un rhan o chwech o fàs yr aer. Yn gyffredinol, mae ystod yr amrywiad dwysedd yn 0.001 ~ 1g / cm³.

(2) Mandylledd uchel ac arwynebedd penodol uchel. Y mandylledd yw 80% ~ 99.9%, yr arwynebedd penodol yw 200 ~ 1000m2 / g, a maint nodweddiadol y mandyllau yw 1 ~ 100nm.

(3) Inswleiddiad thermol super. Mae strwythur nano-rwydwaith main yr aerogel i bob pwrpas yn cyfyngu ar ymlediad cyffro thermol lleol, ac mae ei ddargludedd thermol cyflwr solet yn 2 ~ 3 gorchymyn maint yn is na'r deunydd gwydrog cyfatebol.

Yr egwyddor o inswleiddio thermol airgel
Llai o drosglwyddo thermol: Mae'r nifer anfeidrol o nanoronynnau mewn aergel yn ffurfio sgerbwd rhwyll, a dim ond ar hyd nifer anfeidrol o nanoronynnau y gall gwres lifo. Dim ond ar hyd nifer anfeidrol o nanoronynnau y gellir cynnal y llif gwres, gan arwain at lwybr bron yn ddiddiwedd o drosglwyddo gwres yn y solid. Mae'r trosglwyddiad gwres yn y solid yn cael ei leihau i'r lefel isaf bosibl.

Atal darfudiad thermol : Maint mandwll cyfartalog aerogelau yw 20-40 nm, sy'n llai na'r ystod rydd gyfartalog o foleciwlau nwy o 69 nm, ac mae'r moleciwlau nwy yn y mandyllau yn colli eu gallu i symud yn rhydd, gan wneud darfudiad bron yn amhosibl.

Ymbelydredd thermol llai : Mae'r waliau mandyllau a ffurfir gan y nanoronynnau mewn aerogeliau yn darianau is-goch, ac mae'r nifer anfeidraidd o darianau yn lleihau ymbelydredd thermol yn fawr.

(4) Catalysis. Mae maint gronynnau bach, arwynebedd penodol uchel a dwysedd isel aergel yn gwneud gweithgaredd a detholusrwydd catalyddion aergel yn llawer uwch na chatalyddion confensiynol, a gall y cydrannau gweithredol gael eu gwasgaru'n unffurf iawn yn y cludwr, ac mae ganddo hefyd sefydlogrwydd thermol ardderchog, a all leihau'r achosion o adweithiau ochr yn effeithiol.

(5) Inswleiddio sain. Mae priodweddau cyflymder sain isel aerogels yn eu gwneud yn ddeunydd delfrydol ar gyfer oedi acwstig neu inswleiddio sŵn tymheredd uchel. Mae ystod amrywiol rhwystriant acwstig aergel yn fawr [103 ~ 107kg / (㎡-s)], sy'n ddeunydd cyplu gwrthiant acwstig mwy delfrydol ar gyfer synwyryddion ultrasonic. Gwrthiant acwstig cerameg piezoelectrig a ddefnyddir ar gyfer generaduron a synwyryddion ultrasonic yw 1.5 × 107kg / (㎡-s), tra mai dim ond 400kg / (㎡-s) yw gwrthiant acwstig aer. Gall defnyddio airgel silicon gyda thrwch o 1/4 tonfedd a dwysedd o tua 0.3g / cm³ fel y deunydd cyplu gwrthiant acwstig rhwng cerameg piezoelectrig ac aer gynyddu dwyster sain 30dB, gwella effeithlonrwydd trosglwyddo tonnau acwstig a lleihau'r gymhareb signal-i-sŵn mewn cymwysiadau dyfais.

(6) Perfformiad hidlo. Gellir defnyddio aerogels nanostrwythuredig hefyd fel math newydd o ddeunydd hidlo nwy hynod effeithlon. Oherwydd ei arwynebedd penodol eithriadol o fawr, mae gwyddonwyr yn cyfeirio at aerogels fel “sbyngau super” ac maen nhw'n ddelfrydol ar gyfer arsugniad llygryddion mewn dŵr, sugno plwm a mercwri allan o ddŵr, gan eu gwneud yn ddeunydd rhagorol ar gyfer delio â thrychinebau ecolegol.

(7) Priodweddau optegol. Mae airgel pur SiO₂ yn dryloyw ac yn ddi-liw, ac mae ei fynegai plygiannol (1.006 ~ 1.06) yn agos iawn at yr aer, sy'n golygu nad oes gan airgel SiO₂ bron unrhyw golled adlewyrchiad i olau digwyddiad a gall drosglwyddo golau'r haul yn effeithiol. Felly, gellir ei ddefnyddio i wneud inswleiddio a gwydr lleihau sŵn.

Am ragor o wybodaeth neu Daflen Dyddiad Technegol a Thaflen Data Diogelwch Deunyddiau, cysylltwch â ni drwy e-bost: [email protected] , neu anfonwch neges law yn: +86-28-8411-1861.

Mae rhai lluniau a thestunau yn cael eu hatgynhyrchu o'r Rhyngrwyd, ac mae'r hawlfraint yn eiddo i'r awdur gwreiddiol. Os oes unrhyw dor-rheol, cysylltwch â ni i ddileu.