Czym jest aerożel

Opis aerożelu

Aerożel zasadniczo różni się od tradycyjnego pojęcia „żelu”. Jest to materiał stały o gęstości 3 kg/m³. Ze względu na wyjątkowo niską gęstość nazywany jest także „zamrożonym dymem” lub „niebieskim dymem”. W 1931 r. S. Kistler przyznał mu Rekord Guinnessa za „najlżejszy stały materiał”, gdy udało mu się wyprodukować aerożel SiO2 przy użyciu nadkrytycznych metod suszenia. Aerożel składa się w ponad 80% z powietrza, dzięki czemu charakteryzuje się doskonałymi właściwościami termoizolacyjnymi. Jednocalowa warstwa aerożelu odpowiada izolacji cieplnej 20–30 kawałków zwykłego szkła. Nawet jeśli umieścimy różę między płomieniem a różą, róża pozostanie nienaruszona.

Zastosowania aerożelu w badaniach kosmicznych

Aerożel ma szerokie zastosowanie w badaniach kosmicznych. Zastosowano go w rosyjskiej stacji kosmicznej „Mir” i amerykańskiej sondzie „Mars Pathfinder”. W eksperymentach fizyki cząstek aerożel służy jako detektor efektu Czernkowa. Przykładem jest licznik Czerenkowa Aerogelu (ACC) w detektorze Belle Experiment w fabryce B-Meson, który wykorzystuje niski współczynnik refrakcji aerożelu między cieczą i gazem, a także jego wysoką przezroczystość i wytrzymałość, przewyższające tradycyjne metody wykorzystujące kriogeniczne ciecze lub powietrze pod wysokim ciśnieniem. Istotną zaletą jest także jego niska masa.

Właściwości aerożelu

Aerożel to porowaty materiał o strukturze nanometrycznej, który różni się od struktury porów konwencjonalnych materiałów na poziomie mikro- i milimetrowym. Jego drobno tkana nanostruktura charakteryzuje się wyjątkowo niską przewodnością cieplną i wyjątkowo dużą powierzchnią. Rozpraszanie światła i dźwięku jest w nim znacznie mniejsze niż w przypadku tradycyjnych materiałów porowatych. Te wyjątkowe właściwości nie tylko budzą zainteresowanie w badaniach podstawowych, ale także kryją w sobie duży potencjał zastosowań w różnych dziedzinach.

Zastosowania produktów aerożelowych

Aktualne produkty:

Materiały aerożelowe: Wrodzone właściwości aerożelu sprawiają, że doskonale nadaje się on do izolacji termicznej i akustycznej, oczyszczania wody i adsorpcji gazów.
Materiały izolacyjne kompozytowe nanoaerożelowe: Jest to zbiorcze określenie materiałów przeznaczonych do wydajnych zastosowań w stałej temperaturze. Materiały te mogą występować w stanie stałym lub ciekłym. W zastosowaniach w budownictwie przemysłowym połączenie aerożelu z matami z włókna szklanego przetworzonymi na filc aerożelowy znacznie obniża przewodność cieplną. W zastosowaniach domowych połączenie aerożelu z tekstyliami znacznie poprawia izolację termiczną i przenosi ją na wyższy poziom.

Produkty przyszłości - W niedalekiej przyszłości:

A. Powłoka kuloodporna: testy laboratoryjne wskazują, że warstwa aerożelu o grubości 6 mm na płytach metalowych czyni je odpornymi na bezpośrednie wybuchy.

B. Powłoki absorbujące: powłoki pochłaniające częstotliwości radarowe i zapewniające efekt kamuflażu.

C. Urządzenia do magazynowania energii

D. Badania nad laserami high-tech

Jako jeden z pierwszych materiałów stosowanych w przemyśle lotniczym i kosmicznym, aerożel charakteryzuje się wieloma niezwykłymi właściwościami. Aby przewidzieć przyszłe zastosowania tego materiału, potrzebna jest wyobraźnia społeczeństwa i przemysłu, która pozwoli wyprowadzić ten nowy materiał z laboratorium i docenić jego praktyczną wartość.

Wprowadzenie do obszarów zastosowań: Gdzie stosuje się produkty aerożelowe?

Sektor przemysłowy: Materiały izolacyjne na bazie kompozytów aerożelowych są niezbędne w obszarach wymagających izolacji rurociągów lub pieców w takich gałęziach przemysłu, jak magazynowanie energii i petrochemia.
Sektor budowlany: Zastosowania obejmują zewnętrzną i wewnętrzną izolację termiczną budynków oraz wykorzystanie szkła aerożelowego w szklanych ścianach osłonowych.
Sektor transportu: Materiały izolacyjne na bazie kompozytów aerożelowych o nanoporowatej strukturze są stosowane w pociągach dużych prędkości, krajowych samolotach C919 i pojazdach zasilanych nowymi źródłami energii, a ich głównym zastosowaniem jest izolacja termiczna w transporcie i ochrona akumulatorów litowo-jonowych w pojazdach zasilanych nowymi źródłami energii.
Izolacja domów i logistyka łańcucha chłodniczego: Materiały izolacyjne kompozytowe z nanoporowatego aerożelu są stosowane jako warstwy izolacyjne w celu poprawy izolacji termicznej i zwiększenia objętości wewnętrznej, zastępując tradycyjne materiały.
Wyposażenie funkcjonalne: Zastosowanie ultracienkich warstw aerożelu w produkcji kurtek aerożelowych i produktów outdoorowych zapewnia niezrównane ciepło, pozwalając uzyskać lżejsze, cieńsze i cieplejsze rezultaty.

W porównaniu z tradycyjnymi materiałami izolacyjnymi, efektywność izolacji cieplnej kompozytowych materiałów izolacyjnych nanoporowatych aerożeli jest 3-5 razy większa. Oznacza to doskonałe, energooszczędne właściwości izolacyjne, zmniejszoną grubość materiału, niższe koszty całkowite oraz właściwości materiału jako bezpiecznej, przyjaznej dla środowiska i nietoksycznej substancji nieorganicznej, co gwarantuje długą żywotność.

Oznaczono Aerożel