Aergeli su visoko fasirani strukturirani materijali, koji su unutarnji praznini ispunjeni plinom. Imaju vrlo nisku gustoću i toplotnu provodljivost, kao i visoku tvrdoću i transparentnost istovremeno, zbog kojih se aerogeli koriste za toplotnu izolaciju i druge zadatke. Međutim, jedna od ključnih faza pribavljanja aviona je superkritičko sušenje - vrlo skupo, što ograničava mogućnost korištenja ovih materijala.
U novom radu, naučnici iz PCTU-a nazvani po DI Mendeleev pokazali su da je optimiziranje tehnoloških uslova za superkritičko sušenje, moguće bez pogoršavanja kvalitete materijala da bi značajno ubrzao taj proces i smanjiti troškove agenta za sušenje, koji čini sintezu aerogela pristupačnijim. Rezultati rada objavljeni su u tehnologiji sušenja časopisa.
Obični gel je trodimenzionalni mrežni okvir s velikim brojem pora napunjenih tečnošću. Aergels se razlikuju od konvencionalnih gelova u toj tekućih faza u njima u potpunosti je zamijenjena gasovim. Oni imaju malu gustoću i istovremeno visoku tvrdoću, transparentnost, otpornost na toplinu, kao i izuzetno nisku toplinsku provodljivost.
Stoga se avioni koriste za proizvodnju termoizolacijskih materijala, u raznim medicinskim svrhama, pa čak i u svemiru - od njih za zamke za kosmičku prašinu, sposobna za hvatanje najmanjih čestica. Airgels se dobijaju u nekoliko faza: Prije nego što se osnovne hemijske komponente čine rješenja za prekursore, tada se dobivaju obični gelovi, a zatim se gelovi osuše, dok se tečnost, puni pore, zamijenjena plinom.
Uobičajeno sušenje na atmosferskom pritisku i povišenim temperaturama nije prikladno za ove svrhe: uništava strukturu izvornog gela i kao rezultat zrakoplova iz njega ne prima. Umjesto toga, vrši se superkritičko sušenje, u kojima se koriste superkritične tekućine - tako nazivaju stanje tvari pod pritiskom i temperaturom iznad kritičnog kada razlika nestane između plinske i tekuće faze (na primjer, konvencionalna voda postaje superkritična tekućina na temperatura i pritisak veći od 647 k i 218 bara, respektivno).
Najčešće superktično sušenje u CO2 medijumu najčešći je (kritični parametri: 303,9 k, 73 bara). Tijekom takvog sušenja, superkritična tekućina postepeno raselja otapala, a zatim se pritisak smanjen u reaktoru, a superkritična tekućina prelazi u fazu plina - tako iz gela na kraju avion s nevađenim pore sistemom dobiveno iz gela.
Međutim, superkritično sušenje je vrlo skupo, što ograničava mogućnost korištenja aviona i materijala na osnovu njih. Stoga naučnici traže načine za optimizaciju ovog procesa. "Mnoge naučne grupe bave se intenziviranju procesa superkritičnog sušenja", kaže jedan od autora rada, zaposlenog PCTU-a, Pavel Gypsy. - Koncentrirali smo se u svom radu na efektu procesa parametara - temperaturu, potrošnju nadređenog agenta za sušenje i njegov režim hrane, na ključne karakteristike procesa sušenja - njegovo trajanje i ukupni trošak agenta za sušenje.
Istraživači su proučavali proces superkritičnog sušenja koristeći primjer klasičnog aviona na bazi silike. Izopropanol je korišten kao početni otapalo, kao sredstvo za suzbijanje - superkritični ugljični dioksid. Svi eksperimenti su izvedeni u aparatu visokog pritiska. Naučnici su u raspoređivali glavne parametre procesa, pokušavajući ga ubrzati i smanjiti potrošnju agenta za sušenje, a s druge strane, ne pogoršavaju kvalitetu proizvoda procijenjenog preostalom sadržajem otapala unutar aviona.
Kao rezultat toga, naučnici su otkrili da zbog promjena parametara superkritičkog sušenja, potrošnja ugljičnog dioksida može se smanjiti za 63,4 posto, a ukupno vrijeme procesa je oko 50 posto. U ovom slučaju, kvaliteta proizvedenog proizvoda ostaje gotovo nepromijenjena, a rezultirajući silikaristički aerogeli imaju razvijenu specifičnu površinu (oko 850 m / g) i visoku poroznost (oko 95 posto). Stoga su ruski hemičari pronašli način da optimiziraju proces superkritičnog sušenja, što je značajan dio troškova proizvodnje aviona.
Izvor: Gola nauka