Aerogel: Is-seħer straordinarju ta 'materjal maġiku
F'650 grad, il-pistola tal-isprej tal-fjamma tkompli tisprejja l-fjamma, iżda ma tistax taqbad qoxra tal-kartun miksija apposta; Separati biss b'saff ta 'film, l-idejn ippressat fuq il-mejda sħuna sħuna biżżejjed biex "bake", iżda tista' biss tħoss ftit sħana; Jifforma "film protettiv" inviżibbli fuq l-idejn li jippermetti li l-ilma "jgħaqqad" f'waqtu... Dan kollu huwa bħal fenomenu ta '"maġija xjentifika", kollu minn materjal ġdid li għandu aktar minn tużżana Guinness World Records - aerogel.
Biex nagħtuk sens aktar intuwittiv tal-meravilji tal-aerogel, ejja nagħmlu ftit esperimenti ta 'tqabbil. L-ewwel, il-materjal ta 'l-airgel ta' l-istess ħxuna u l-materjal ta 'insulazzjoni tradizzjonali (bħal rockwool, silikat, eċċ.) jitqiegħdu f'żewġ kmamar ambjentali identiċi ta' temperatura għolja, li t-temperatura tagħhom hija ssettjata għal 650 grad. Il-bidliet fit-temperatura fuq barra taż-żewġ materjali ġew immonitorjati f'ħin reali bl-użu ta' immaġni termali fuq l-istess perjodu ta' 1-siegħa. Se tara li t-temperatura ta 'barra tal-materjal tradizzjonali togħla malajr, u ma jkunx twil qabel ma jkun hemm deformazzjoni, duħħan, eċċ., Filwaqt li t-temperatura ta' barra tal-materjal ta 'l-airgel ma tantx tinbidel b'mod sinifikanti, u dejjem tinżamm baxxa. Dan juri bis-sħiħ li l-airgel jaqbeż ħafna l-proprjetajiet ta 'insulazzjoni termali ta' materjali tradizzjonali.
Ħares lejn il-kuntrast bejn l-airgel u sustanzi solidi komuni (bħal metall, injam, eċċ.). Jekk tagħżel biċċa tal-metall bl-istess volum bħall-kutra tal-insulazzjoni tal-airgel u iżenha separatament, issib li l-piż tal-airgel huwa ħafna eħfef minn dak tal-blokka tal-metall, li jenfasizza l-karatteristiċi estremament ħfief tal-aerogel. Imbagħad jitqiegħdu fl-istess ħin fuq pjanċa tat-tisħin issettjata għal 200 grad. Matul il-proċess tat-tisħin, uża termometru biex tkejjel kemm it-temperatura togħla malajr fuq il-wiċċ taż-żewġ sustanzi, u r-riżultati sorpriżak. It-temperatura tal-wiċċ tal-metall togħla malajr, filwaqt li t-temperatura tal-wiċċ ta 'l-airgel titla' bil-mod ħafna, li turi l-abbiltà eċċellenti ta 'insulazzjoni termali ta' l-aerogel, b'kuntrast qawwi, sabiex tkun tista 'tħoss il-maġija ta' l-airgel aktar fil-fond.
Żomm pistola tal-isprej tal-fjamma f'temperatura ta 'sa 650 grad, immira lejn qoxra tal-kartun ordinarja, u f'mument, il-qoxra tal-karta tinħaraq, il-fjamma tinfirex malajr, u l-qoxra tal-kartun titnaqqas għal irmied f'madwar biss 20 sekonda.
Madankollu, meta l-qoxra tal-kartun kienet miksija b'saff irqiq ta '"żebgħa maġika" trasparenti (jiġifieri prodotti relatati mal-airgel) u għal darb'oħra maħruqa b'pistola tal-fjamma ta' 650 grad, is-sitwazzjoni kienet pjuttost differenti. Din id-darba, il-qoxra tal-kartun mhux biss ma nqabditx, iżda kważi l-ebda traċċa tal-ħruq tal-fjamma ma kienet viżibbli, u ħalliet biss saff ta 'trab granulari abjad fuq il-wiċċ tagħha. Jekk tmiss id-dahar tal-karta, ma tistax tħoss is-sħana xejn. Skont il-persunal, f'ambjent ta 'temperatura għolja ta' 650 grad, jista 'jiflaħ il-ħruq għal aktar minn 3 sigħat mingħajr ma ssirlu ħsara.
F'dan l-esperiment, is-sħana tal-fjamma ppruvat tinvadi l-qoxra tal-kartun, iżda l-kisja ta 'l-airgel aġixxa bħala barriera indestructible, bla ħniena żammet is-sħana barra. Il-qoxra tal-kartun tista 'tkun imdawra b'mod sikur bi fjammi, bħallikieku bil-maġija, li hija turija ħaj tal-proprjetajiet aqwa ta' insulazzjoni termali ta 'aerogel.
It-tieni "maġija" għandha x'taqsam mal-ilma. F'tank wieħed, saff ta '"trab maġiku" li ma jdubx (partiċelli ta' l-aerogel) huwa sospiż fuq l-ilma. Ir-reporter laħaq mit-trab sal-qiegħ, u istantanjament ħass li l-id kollha kienet mxarrba bl-ilma. Imma meta ħareġ idu, kien sorpriż meta sab li ma kienx hemm qatra ilma fiha. Sussegwentement, din l-idejn tpoġġiet f'pools oħra ħafna drabi, jew saħansitra maħsula direttament bl-ilma, u l-idejn kollha dejjem dehret li kienet imgeżwer f'"film protettiv" inviżibbli li jista '"pop" l-ilma kollu.
Din il-proprjetà ta 'l-airgel li tirrepella l-ilma hija dovuta għall-proprjetajiet speċjali tal-wiċċ tagħha. Il-mikrostruttura tagħha tagħmilha diffiċli għall-molekuli tal-ilma li jeħel magħha, u minflok tifforma qtar li jinżel, bħall-effett ta 'awto-tindif fuq il-wiċċ tal-weraq tal-lotus.
Tista’ temmen li naħa tal-bniedem tista’ tmiss oġġett ‘il fuq minn 100 grad mingħajr ma tinħaraq?
It-tielet "maġija" tiffoka fuq "sħana." F'mejda sħuna li tista 'tagħmel l-ilma kiesaħ jagħli u vaporize istantanjament, xerred saff ta' "film maġiku" (karta ta 'insulazzjoni aerogel), ir-reporter nervously ippressat idejh fuqha, u b'mod sorprendenti, ħass biss ftit sħana.
Teknoloġija: Riċerka u żvilupp ta 'metodi ta' preparazzjoni ewlenin fid-dinja
Wara dawn l-aqwa "żebgħa maġika", "trab maġiku" u "maġija" oħra, fil-fatt, huma minn tip ta 'Guinness World Records b'aktar minn 10, u r-rivista Science faħħar bħala "il-materjal maġiku li jista' jibdel id-dinja" - aerogel.
Inġinier ġdid ta 'appoġġ għall-industrija tal-materjal ta' Coon qal lill-ġurnalisti li l-airgel huwa l-eħfef materjal solidu magħruf fid-dinja fil-preżent, u huwa wkoll l-iktar materjal solidu eċċellenti fid-dinja b'insulazzjoni termali u prestazzjoni tal-protezzjoni min-nar.
X'jagħmel airgel daqshekk aqwa? L-inġinier spjegat bl-analoġija ta '"kandju tal-qoton."
L-inġiniera nnutaw li r-relazzjoni bejn l-airgel u r-ramel (prinċipalment is-silika) kienet simili għar-relazzjoni bejn il-marshmallows u z-zokkor abjad. L-insulazzjoni termali u l-proprjetajiet ritardanti tal-fjammi tagħha huma tant eċċellenti minħabba l-eżistenza ta 'bosta toqob nanoskala fl-istruttura molekulari tagħha, b'porożità ta' aktar minn 95%. Dawn it-toqob fuq skala nanoskala huma bħal "labirint ta 'insulazzjoni tas-sħana" fid-dinja mikroskopika, fejn is-sħana hija kontinwament riflessa u mxerrda waqt li tivvjaġġa, u tagħmilha diffiċli biex titwettaq bla xkiel, sabiex il-konduttività termali tal-airgel tkun estremament baxxa, u tista' tikseb effett ta 'insulazzjoni termali simili għal dak ta' vakwu. "It-toqob fil-marshmallow huma viżibbli għall-għajn, filwaqt li t-toqob fl-airgel huma nanoskala, 1,000 darbiet iżgħar mid-dijametru ta 'xagħar uman."
Minkejja l-proprjetajiet eċċellenti tagħhom, l-aerogels huma diffiċli biex jinkisbu.
Il-preparazzjoni tradizzjonali ta 'l-airgel teħtieġ metodu ta' "preparazzjoni ta 'tnixxif superkritiku", li għandu jiġi ppreparat fuq diversi jiem taħt temperatura u pressjoni għolja. Dan iwassal għal ħafna problemi bħall-ispiża għolja tal-input tat-tagħmir, fluss tal-proċess kumpless, emissjoni ta 'tniġġis serju, eċċ., Li jagħmel l-ispiża tal-produzzjoni tagħha tibqa' għolja. Għalhekk, il-prodotti tal-airgel jintużaw l-aktar f'oqsma ewlenin bħall-ajruspazju.
Fid-dawl ta 'din is-sitwazzjoni, it-tim tal-innovazzjoni mmexxi minn Xie Yi, akkademiku tal-Akkademja tax-Xjenzi Ċiniża u professur tal-Università tax-Xjenza u t-Teknoloġija taċ-Ċina, wara għexieren ta' snin ta 'sforzi bla waqfien, żviluppa b'mod indipendenti l-metodu ewlieni ta' preparazzjoni tal-airgel fid-dinja - " metodu ta 'tnixxif bil-pressjoni atmosferika ta' l-airgel tal-protezzjoni ambjentali". Dan il-metodu jista 'jnaqqas ħafna l-ispiża tal-preparazzjoni tal-aerogel, jippromwovi l-industrijalizzazzjoni tal-prodotti tal-airgel aktar bla xkiel, u jagħmilhom verament jidħlu fil-ħajja tagħna ta' kuljum.
Applikazzjoni: Bini ta '"kowt tan-nar"
Fil-qasam tal-kostruzzjoni, l-applikazzjoni tal-airgel kisbet riżultati notevoli. Pereżempju, f'bini kummerċjali kbir, il-konsum annwali tal-enerġija għat-tkessiħ u t-tisħin huwa pjuttost kbir meta l-insulazzjoni tal-airgel ma tintużax, u l-ispejjeż tal-elettriku jammontaw għal proporzjon sinifikanti tal-ispejjeż operattivi. Wara l-modifika tal-materjali tal-insulazzjoni tal-airgel, permezz ta 'monitoraġġ u statistika rigoruża tal-konsum tal-enerġija, jinstab li l-konsum annwali tal-enerġija fit-tkessiħ u t-tisħin jitnaqqas ħafna, u n-nefqa tal-elettriku korrispondenti titnaqqas ukoll b'mod sinifikanti.
Il-livell tal-konsum tal-enerġija huwa sinifikament aktar baxx minn dak ta 'bini kummerċjali simili fil-viċinanza li ma jużax insulazzjoni tal-airgel, u l-iffrankar tal-enerġija huwa ovvju.
Dan huwa prinċipalment minħabba l-prestazzjoni eċċellenti tal-kisi tal-insulazzjoni tal-bini tal-airgel. Jeħtieġ biss kisja rqiqa ta '2 sa 5 mm biex tikseb l-effett tat-temperatura kostanti ta' materjal ta 'insulazzjoni ordinarju ta' 40 sa 60 mm, u b'hekk tnaqqas il-konsum tal-enerġija tal-kamra b'aktar minn 30%. Din il-kapaċità ta 'insulazzjoni effiċjenti ħafna mhux biss tiffranka spejjeż operattivi konsiderevoli għas-sidien tal-bini, iżda tagħti wkoll kontribut pożittiv għat-tnaqqis tal-konsum ġenerali tal-enerġija fis-settur tal-kostruzzjoni fil-kuntest tal-promozzjoni tas-soċjetà kollha tal-konservazzjoni tal-enerġija u t-tnaqqis tal-emissjonijiet.
Zhejiang Runfew New Material Co., Ltd kellha rwol indispensabbli f'dan il-proċess. Il-prodotti ta 'serje ta' airgel żviluppati bir-reqqa jkomplu jinjettaw vitalità ġdida fil-qasam tal-konservazzjoni tal-enerġija tal-bini, jgħinu aktar bini jiksbu insulazzjoni ta 'effiċjenza għolja u iffrankar tal-enerġija u tnaqqis tal-konsum, u jagħmlu l-airgel dan il-materjal maġiku jkollu valur akbar fil-qasam tal-kostruzzjoni.