Aergels са високо поетапни структурирани материали, като вътрешните кухини са пълни с газ. Те имат много ниска плътност и топлопроводимост, както и висока твърдост и прозрачност по едно и също време, поради което аерогелите се използват за топлоизолация и други задачи. Въпреки това, един от ключовите етапи на получаване на Airgels е суперкритично сушене - много скъпо, което ограничава възможността за използване на тези материали.
В новата работа учените от PCTU, посочени на ди Менделеев, показват, че оптимизирането на технологичните условия за суперкритичното сушене е възможно, без да се влошава качеството на материала, за да се ускори значително този процес и да намали цената на сушилнята, която прави синтеза на аерогелите по-достъпни. Резултатите от работата се публикуват в технологията за сушене на списания.
Един обикновен гел е триизмерна мрежеста рамка с голям брой пори, пълни с течност. Aergels се различават от конвенционалните гелове, тъй като течната фаза в тях е напълно заместена с газообразни. Те имат малка плътност и в същото време висока твърдост, прозрачност, топлоустойчивост, както и изключително ниска топлопроводимост.
Ето защо, Airgeles се използват за производството на топлоизолационни материали, в различни медицински цели и дори в пространството - от тях капани за космически прах, способни да улавят най-малките частици. Airgelels се получават в няколко етапа: първо от основните химически компоненти правят прекурсори решенията, след това се получават обикновени гелове, а след това геловете се сушат, докато течността, пълнене на порите, се заменя с газ.
Обичайното сушене при атмосферно налягане и повишени температури не е подходящо за тези цели: тя унищожава структурата на източника гел и в резултат на AIRGEL от него да не получава. Вместо това се извършва суперкритично сушене, при което се използват суперкритични течности - така нареченото състояние на веществото при налягане и температура над критичното, когато разликата изчезва между газовата и течната фаза (например, конвенционалната вода става суперкритична течност в температура и налягане, по-голямо от 647 K и 218 bar, съответно).
Най-често срещаното суперицично сушене в средата на CO2 е най-често (критични параметри: 303.9 K, 73 бара). По време на такова сушене, суперкритичната течност постепенно измества разтворителя и след това налягането се намалява в реактора и суперкритичната течност преминава в газовата фаза - така от гела в края на езера с не-проклета система на порите е получени от гела.
Въпреки това, суперкритичното сушене е много скъпо, което ограничава възможността за използване на Aergels и материали, базирани на тях. Затова учените търсят начини за оптимизиране на този процес. "Много научни групи са ангажирани в засилването на процеса на суперкритично сушене", казва един от авторите на работата, служител на PCTU, Pavel Gypsy. - Концентрирахме се в работата си върху действието на параметрите на процеса - температурата, консумацията на суперкритичния сушилен агент и неговия режим на подаване, към ключовите характеристики на процеса на сушене - продължителността и общите разходи на сушилнята.
Изследователите проучиха процеса на суперкритично сушене, използвайки примера на класическия AIRGEL на базата на силициев диоксид. Изопропанол се използва като начален разтворител, като десикант - суперкритичен въглероден диоксид. Всички експерименти бяха проведени в апарат за високо налягане. Учените варират основните параметри на процеса, като се опитват, от една страна, да го ускорят и намаляват консумацията на сушилнята, а от друга страна, не влошават качеството на продукта, оценено от остатъчното съдържание на разтворителя вътре в AIRGEL.
В резултат на това учените установиха, че поради промени в параметрите на суперкритичното сушене, консумацията на въглероден диоксид може да бъде намалена с 63.4% и общото време на процеса е около 50%. В този случай качеството на произведения продукт остава почти непроменено и получената силикагелна аерогел има развита специфична повърхност (около 850 m / g) и висока порьозност (около 95%). По този начин руските химици са намерили начин за оптимизиране на процеса на суперкритично сушене, което е значителна част от цената на производството на евниците.
Източник: гола наука