Mikä on aerogeeli

Aerogeelin kuvaus

Aerogeeli eroaa pohjimmiltaan perinteisestä "geeli"-käsitteestä. Se on kiinteä materiaali, jonka tiheys on 3 kg/m³. Erittäin alhaisen tiheytensä vuoksi sitä kutsutaan myös "jäätyneeksi savuksi" tai "siniseksi savuksi", ja S. Kistler myönsi sille Guinnessin ennätysten kirjan "kevyimmäksi kiinteäksi materiaaliksi" vuonna 1931, kun hän onnistui tuottamaan SiO2-aerogeeliä superkriittisillä kuivausmenetelmillä. Koska aerogeelin koostumuksesta yli 80 % on ilmaa, sillä on erinomaiset lämmöneristysominaisuudet. Yhden tuuman paksuinen aerogeeli vastaa 20–30 tavallisen lasin lämmöneristystä. Vaikka se asetettaisiin ruusun ja liekin väliin, ruusu pysyy vahingoittumattomana.

Aerogeelin sovellukset avaruustutkimuksessa

Aerogeelillä on laaja valikoima sovelluksia avaruustutkimuksessa. Sitä käytettiin venäläisellä Mir-avaruusasemalla ja amerikkalaisella Mars Pathfinder -luotaimella. Hiukkasfysiikan kokeissa aerogeeli toimii ilmaisimena Tšernkov-ilmiölle. Yksi esimerkki on B-Meson-tehtaan Belle Experiment -detektorin Aerogel Cherenkov -laskuri (ACC), joka hyödyntää aerogeelin alhaista taitekerrointa nesteen ja kaasun välillä sekä sen korkeaa läpinäkyvyyttä ja lujuutta, jotka ylittävät perinteiset kryogeenisiä nesteitä tai korkeapaineilmaa käyttävät menetelmät. Myös sen pieni massa on merkittävä etu.

Aerogeelin ominaisuudet

Aerogeeli on huokoinen materiaali, jonka nanokokoiset rakenteet eroavat perinteisten materiaalien huokosrakenteista mikro- ja millimetritasolla. Sen hienoksi kudottu nanorakenne johtaa erittäin alhaiseen lämmönjohtavuuteen ja huomattavan suureen pinta-alaan. Sen valon ja äänen sironta on huomattavasti vähäisempää kuin perinteisillä huokoisilla materiaaleilla. Nämä ainutlaatuiset ominaisuudet eivät ainoastaan herätä kiinnostusta perustutkimuksessa, vaan niillä on myös laaja sovelluspotentiaali eri aloilla.

Aerogeelituotteiden sovellukset

Nykyiset tuotteet:

Aerogeelimateriaalit: Aerogeelin luontaiset ominaisuudet tekevät siitä erinomaisen lämmön- ja äänieristykseen, veden puhdistukseen ja kaasujen adsorptioon.
Nanoaerogeelikomposiittieristemateriaalit: Tämä on yhteisnimitys materiaaleille, jotka soveltuvat tehokkaisiin ja tasaisessa lämpötilassa toimiviin sovelluksiin. Nämä aineet voivat esiintyä kiinteässä tai nestemäisessä tilassa. Teollisuuden rakennussovelluksissa aerogeelin ja lasikuitumattojen yhdistelmä, joka on jalostettu aerogeelihuopaksi, vähentää merkittävästi lämmönjohtavuutta. Kotitaloussovelluksissa aerogeelin ja tekstiilien yhdistelmä parantaa merkittävästi lämmöneristystä ja vie sen seuraavalle tasolle.

Tulevaisuuden tuotteet - Lähitulevaisuudessa:

a. Luodinkestävä pinnoite: Laboratoriotestit viittaavat siihen, että 6 mm paksu aerogeelikerros metallilevyillä tekee niistä läpäisemättömiä suorille räjähdyksille.

b. Imeytyvät pinnoitteet: Pinnoitteet, jotka absorboivat tutkataajuuksia ja tarjoavat naamiointivaikutuksia.

n. Energian varastointilaitteet

d. Huipputeknologinen lasertutkimus

Ilmailualan varhaisena käyttöönottajana aerogeelillä on monia hämmästyttäviä ominaisuuksia. Jotta sen tulevia sovelluksia voitaisiin ennustaa, tarvitaan yhteiskunnan ja teollisuuden mielikuvitusta, jotta tämä uusi materiaali saadaan laboratoriosta ulos ja sen käytännön arvo ymmärretään.

Johdatus sovellusalueisiin: Missä aerogeelituotteita käytetään?

Teollisuussektori: Aerogeelikomposiittieristysmateriaalit ovat välttämättömiä putkistojen tai uunien eristystä vaativilla alueilla esimerkiksi energian varastoinnissa ja petrokemian teollisuudessa.
Rakennusala: Sovelluksia ovat rakennusten ulko- ja sisäpuolinen lämmöneristys sekä aerogeelilasin käyttö lasiverhoseinissä.
Liikennesektori: Nanohuokoisia aerogeelikomposiittieristysmateriaaleja käytetään suurnopeusjunissa, kotimaisissa C919-lentokoneissa ja uusissa energialähteissä, keskittyen pääasiassa kuljetuksen lämmöneristykseen ja uusien energialähteiden litiumioniakkujen suojaamiseen.
Kodin eristys ja kylmäketjun logistiikka: Nanohuokoisia aerogeelikomposiittieristysmateriaaleja käytetään eristyskerroksina parantamaan lämmöneristystä ja lisäämään sisäistä tilavuutta korvaamalla perinteisiä materiaaleja.
Toiminnalliset varusteet: Erittäin ohuiden aerogeelikerrosten käyttö aerogeelitakkien ja ulkoilutuotteiden valmistuksessa johtaa vertaansa vailla olevaan lämpöön, jolloin lopputulos on kevyempi, ohuempi ja lämpimämpi.

Verrattuna perinteisiin eristemateriaaleihin, nanohuokoisten aerogeelikomposiittieristemateriaalien lämmöneristystehokkuus on yli 3–5 kertaa suurempi. Tämä tarkoittaa erinomaista energiatehokasta eristyskykyä, ohuempaa materiaalia, alhaisempia kokonaiskustannuksia ja materiaalin ominaispiirteitä turvallisena, ympäristöystävällisenä ja myrkyttömänä epäorgaanisena aineena, mikä takaa pitkän käyttöiän.

Merkitty Airgel