Aerojel İzolasyonu

Aerojeller 20-40 nm aralığında değişen gözeneklere sahip, -200 +1200 Dereceye daayanıklı son derece düşük yoğunluk ve mükemmel süper hidrofobik özelliklerine sahip Dünyanın en hafif katı yalıtım maddesidir. Dondurulmuş duman olarak bilinen bu ürün dünyanın en hafif katı yalıtım maddesidir.

* Silica Aerogel
* Composit Aerogel
* Aerogel With Fiberglass Cloth

İnsan büyüklüğünde bir blok 500 gramdan daha hafif olduğu halde 454 gram ağırlığında bir aracı taşıyabilir. Hacimsel olarak %98.5 hava içerir bu özelliği sebebiyle termal enerjiyi iletmez, IR-RF Abzorbasyonu ve radyasyona karşı etkin, hava akışını engellemeden termal konveksiyonu sağlar.

Aerojel, bir jelin içerisindeki sıvı bileşenin hava ile değiştirilmiş olan katı maddelerdir. Duman gibi görüntü verdikleri için Donmuş duman veya "mavi duman" diye de adlandırılırlar. İlk olarak Steven Kistler tarafından 1931 yılında silika jel kullanılarak oluşturuldular. Büyük oranda havadan oluşurlar. En önemli özellikleri arasında çok hafif ve çok yalıtkan olmaları gelir. Bu ve diğer özellikleri sebebiyle birçok alanda kullanıma girmişlerdir. 2011 yılında silika aerojeller 15 tane Guinness rekoru sahibiydiler. İzolasyon sektöründe aerojel ürünleri piyasası 2004'te 25 milyon dolarlık bir büyüklüğe sahipken, bu rakam 2013 yılında 20 katına çıkmış ve 500 milyon dolar seviyesine ulaşmıştır. Çeşitli bilimsel araştırmalarda, tıpta, boyacılık, havacılık, kozmetik ve başka birçok sektörde, ayrıca NASA çalışmalarında da aerojeller kullanılmaktadır.

Steven Kistler, silika jel'den başka çeşitli metal oksitleri (aluminyum, krom, kalay oksitleri) ile de aerojel üretmiştir. Karbon tabanlı aerojeller, ilk kez 1980'li yılların sonlarında üretilmeye başlandı.

Aerojelin Yapısı

Aerojel yapısı, bir monomer (basit moleküller) ile diğer monomerlerle tepkimeye girdiğinde, aralarında sıvı çözelti birikintileri olan bağlanmış, çapraz bağlanmış makro moleküllerden oluşan bir sol veya bir madde oluşturacak olan bir sol-jel polimerizasyonundan kaynaklanır . Malzeme kritik bir şekilde ısıtıldığında, sıvı buharlaşır ve bağlanmış, çapraz bağlanmış makro molekül çerçevesi geride kalır. Polimerizasyon ve kritik ısınmanın sonucu, aerojel olarak sınıflandırılan gözenekli güçlü bir yapıya sahip bir malzemenin oluşturulmasıdır. Sentezdeki varyasyonlar, aerojelin yüzey alanını ve gözenek boyutunu değiştirebilir. Gözenek büyüklüğü ne kadar küçükse, aerojel kırılmaya daha duyarlıdır.

Su Yalıtım

Aerojel, çapı 2-5 nm olan parçacıklar içerir. Aerojel oluşturma işleminden sonra, yüzeyde büyük miktarda hidroksil grubu içerecektir. Hidroksil grupları , su içine yerleştirerek, sağlam bir reaksiyona neden olabilir. Aerojel suda felaketle çözülür. Hidrofilik aerojelin su geçirmezliğinin bir yolu, aerojel gruplarını (-OH) polar olmayan gruplarla (–OR) değiştirecek olan bazı kimyasal bazlarla aerojelin ıslatılmasıdır; bu, R, bir alifatik grup olduğunda en etkili olan bir işlemdir.

Aerojelin Gözenekliliği

Aerojelin gözenekliliğini belirlemenin birkaç yolu vardır: üç ana yöntem, gaz adsorpsiyonu , cıva gözenekliliği ve saçılma metodudur. Gaz adsorpsiyonunda, kaynama noktasında nitrojen, aerojel numunesine adsorbe edilir. Emilen gaz, numune içindeki gözeneklerin büyüklüğüne ve doymuş basıncına göre gazın kısmi basıncına bağlıdır . Emilen gazın hacmi , numunenin spesifik yüzey alanınıveren Brunauer, Emmit ve Teller formülü ( BET ) kullanılarak ölçülür . Adsorpsiyon / desorpsiyonda yüksek kısmi basınçta Kelvin denklemi numunenin gözenek boyutu dağılımını verir. Merkürde porosimetride civaGözeneklerin büyüklüğünü belirlemek için aerojel gözenekli sisteme zorlanır, ancak bu yöntem, aerojelin katı çerçevesi yüksek sıkıştırma kuvvetinden çökeceğinden dolayı oldukça verimsizdir. Saçılma metodu, aerojel numunesi içindeki radyasyonun açıya bağlı sapmasını içerir. Numune katı parçacıklar veya gözenekler olabilir. Radyasyon malzemeye girer ve aerojel gözenek ağının fraktal geometrisini belirler. Kullanılacak en iyi radyasyon dalga boyları X-ışınları ve nötronlardır. Aerojel ayrıca açık gözenekli bir ağdır: açık gözenekli ağ ile kapalı gözenekli ağ arasındaki fark, açık ağda gazların herhangi bir sınırlama olmaksızın içeri girip çıkabilmesidir, kapalı gözenekli bir ağ ise malzemenin içindeki gazları yakalar. Gözeneklerin içinde kalmaları için. [18] Silika aerojellerinin yüksek gözeneklilik ve yüzey alanı, çeşitli çevresel filtrasyon uygulamalarında kullanılmalarına izin verir.