En 1931, Kistler apartigis la likvaĵon de la solido per alkohola superkritika sekigtekniko kaj malhelpis la strukturon de la gaso ŝrumpi kaj kolapsi, rezultante en la aeroĝelo en la mondo.
Difino de Aeroĝelo
Aeroĝelo estas malpeza nanopora amorfa solida materialo kun nanometraj mikropartikloj agregitaj unu kun la alia por formi nanometran poran retstrukturon kaj plenigita per granda nombro da gasaj dispersaj medioj en la retskeleto.
Aeroĝeloj estas ne nur funkcia materialo, sed ankaŭ nova stato de materio. La aeroĝela stato estas principe malsama ol aliaj statoj de materio laŭ multaj ecoj. Ĝi havas fiksan grandecon kaj formon kiel solida materio, tamen ĝia ŝajna denseco povas varii de maksimume 1 g/cm³ ĝis 0.001 g/cm³ (pli malalta ol la denseco de aero); samtempe, ĝi havas spongosimilan poran strukturon, kun multaj ecoj de mikroskopaj (nanoskala skeleto), makroskopaj (kondensita materio) kaj mezoskopaj (multnivela kaj fraktala strukturo), kio faras ke aeroĝeloj posedas multajn unikajn ecojn. Ili montras tre malaltan varmokonduktivecon, tre malaltan modulon de elasteco, tre malaltan fononan indicon, tre malaltan refraktan indicon, malaltan dielektrikan konstanton, tre malaltan sonorapidecon, altan specifan surfacareon, tre larĝan densecon kaj refraktan indican distribuon, ktp.
Klasifiko de Aeroĝeloj
Ekzistas vasta gamo de aeroĝeloj, kovrante preskaŭ ĉiujn materialajn sistemojn. Ĝenerale, laŭ la kemia konsisto, ili povas esti dividitaj en organikajn aeroĝelojn, neorganikajn aeroĝelojn kaj kompozitajn aeroĝelojn, ktp. Aeroĝeloj ankaŭ povas esti klasifikitaj en siliciajn, karbonajn, sulfurajn, metalajn oksidajn kaj metalajn sistemojn laŭ iliaj ĉefaj komponantoj.
La Statuso kaj Rolo de Aeroĝeloj
Sciencistoj diras, ke aeroĝeloj ŝanĝos la mondon.
Aeroĝelo estis listigita kiel unu el la 10 plej popularaj sciencaj kaj teknologiaj temoj en la 250-a numero de la usona revuo Science. La 20-an de aŭgusto 2007, The Times raportis, ke aeroĝelo estas la plej malpeza solido en la mondo, kiu povas elteni la eksplodeman potencon de 1 kg da dinamito kaj teni vin for de la varmo de lutlampo super 1300 °C. Sciencistoj esploras la uzon de aeroĝelo en ĉio, de super-izolitaj kosmovestoj ĝis superkondensatoroj, kataliziloj kaj la sekva generacio de tenisrakedoj. Aeroĝelo promesas rivali generaciojn de legendaj materialoj kiel fenola rezino el la 1930-aj jaroj, karbonfibro el la 1980-aj jaroj kaj silikono el la 1990-aj jaroj.
Aeroĝelo estis plurfoje listigita en la Guinness-libro de mondaj rekordoj kiel la plej malpeza solidaĵo de la mondo. Aeroĝelo ankaŭ havas tre malaltan varmokonduktecon kaj refraktan indekson kaj estas 39 fojojn pli izola ol la plej bonaj vitrofibroj. Aeroĝelo estis uzata por termike izoli la rusan kosmostacion Mir kaj la usonan esplorveturilon Mars Pathfinder, kaj jam ludis gravan rolon en la aerspaca industrio.
Historio de Aeroĝela Disvolviĝo
En 1931, aeroĝeloj unue estis preparitaj de Kistler ĉe Universitato Stanford, Usono.
En 1985, la unua simpozio pri aeroĝeloj, konata kiel ISA, estis organizita de la Instituto de Fiziko ĉe la Universitato de Würzburg, Germanio.
1993, aeroĝeloj estas uzataj por izoli kosmovestojn, kosmoŝipojn kaj kosmopramojn.
En 2002, Aspen Aerogel, NASA-kompanio, estis establita por disvolvi kaj produkti aeroĝelojn.
2004, aeroĝela esplorado farita de enlandaj ĉinaj esplorinstitutoj.
En 2006, hejmaj aeroĝelaj kompanioj en Ĉinio komencis disvolvi aeroĝelojn.
2017, Ĉinio promulgis, GB/T 34336-201, Neporaj Aeroĝelaj Komponitaj Izolaj Produktoj
En 2021, la Ŝtata Konsilio eldonis "Agadplanon por Karbono Atingi la Kulminon antaŭ 2023" pri akcelo de esplorado kaj disvolviĝo de karbonfibro, aeroĝelo, speciala ŝtalo kaj aliaj bazmaterialoj.
La Ŝlosilaj Ecoj de Aeroĝeloj
(1) Ultramalpeza. Aeroĝelo estas la malplej densa solidaĵo en la mondo, kun minimuma denseco de unu sesono de la aermaso. La intervalo de denseca variado estas ĝenerale 0.001~1g/cm³.
(2) Alta poreco kaj alta specifa surfacareo. La poreco estas 80%~99.9%, la specifa surfacareo estas 200~1000m²/g, kaj la tipa grandeco de la poroj estas 2~1nm.
(3) Supera termika izolado. La maldika nanorta strukturo de la aeroĝelo efike limigas la disvastiĝon de loka termika ekscito, kaj ĝia solidstata termika konduktiveco estas 2~3 grandordojn pli malalta ol tiu de la koresponda vitreca materialo.
La principo de aeroĝela termika izolado
Reduktita termika translokigoLa senfina nombro da nanopartikloj en aeroĝelo formas retskeleton, kaj varmo povas flui nur laŭ senfina nombro da nanopartikloj. La varmofluo povas esti kondukita nur laŭ senfina nombro da nanopartikloj, rezultante en preskaŭ senfina vojo de varmotransigo en la solido. La varmotransigo en la solido estas reduktita al la plej malalta ebla nivelo.
Inhibicio de termika konvekcio : La averaĝa porgrandeco de aeroĝeloj estas 20-40 nm, kio estas pli malgranda ol la averaĝa libera distanco de gasmolekuloj de 69 nm, kaj la gasmolekuloj en la poroj perdas sian kapablon moviĝi libere, igante konvekcion preskaŭ neebla.
Reduktita termoradiado : La pormuroj formitaj de la nanopartikloj en aeroĝeloj estas infraruĝaj ŝildoj, kaj la senfina nombro da ŝildoj multe reduktas termoradiadon.
(4) Katalizo. La eta partikla grandeco, alta specifa surfacareo kaj malalta denseco de aeroĝelo faras la aktivecon kaj selektivecon de aeroĝelaj kataliziloj multe pli altaj ol konvenciaj kataliziloj, kaj la aktivaj komponantoj povas esti tre unuforme disigitaj en la portanto, kaj ĝi ankaŭ havas bonegan termikan stabilecon, kiu povas efike redukti la okazon de flankaj reakcioj.
(5) Sonizolaĵo. La malaltaj sonrapidaj ecoj de aeroĝeloj igas ilin ideala materialo por akustika prokrasto aŭ alttemperatura sonizolaĵo. La varia gamo de akustika impedanco de aeroĝelo estas granda [103³ ~ 107⁻¹ kg/(㎡-s)], kio estas pli ideala akustika rezistanca kupliga materialo por ultrasonaj detektiloj. La akustika rezisto de piezoelektraj ceramikaĵoj uzataj por ultrasonaj generatoroj kaj detektiloj estas 1.5 × 107⁻¹ kg/(㎡-s), dum la akustika rezisto de aero estas nur 400 kg/(㎡-s). Uzante silician aeroĝelon kun dikeco de 1/4 ondolongo kaj denseco de ĉirkaŭ 0.3 g/cm³ kiel la akustikan rezistancan kupligan materialon inter piezoelektraj ceramikaĵoj kaj aero, oni povas pliigi la sonintensecon je 30 dB, plibonigi la transmisian efikecon de akustikaj ondoj kaj redukti la signalo-bruo-rilatumon en aparataj aplikoj.
(6) Filtrada efikeco. Nanostrukturaj aeroĝeloj ankaŭ povas esti uzataj kiel nova tipo de tre efika gasa filtra materialo. Pro sia escepte granda specifa surfacareo, aeroĝeloj estas nomataj de sciencistoj "superspongoj" kaj estas idealaj por adsorbi poluaĵojn en akvo, suĉi plumbon kaj hidrargon el akvo, igante ilin bonega materialo por trakti ekologiajn katastrofojn.
(7) Optikaj ecoj. Pura SiO₂-aeroĝelo estas travidebla kaj senkolora, kaj ĝia refrakta indico (1.006~1.06) estas tre proksima al tiu de aero, kio signifas, ke SiO₂-aeroĝelo preskaŭ ne havas reflektan perdon al envena lumo kaj povas efike transdoni sunlumon. Tial, ĝi povas esti uzata por fari izoladon kaj brureduktan vitron.
Por pliaj informoj aŭ Teknikaj Datumfolioj kaj Materialaj Sekurec-Datumfolioj, bonvolu kontakti nin retpoŝte: [email protected] , aŭ telefone ĉe: +86-28-8411-1861.
Kelkaj bildoj kaj tekstoj estas reproduktitaj el la Interreto, kaj la kopirajto apartenas al la originala aŭtoro. Se estas ia malobservo, bonvolu kontakti nin por forigi.