Les aerges són materials estructurats altament progressats, els buits interns dels quals s'omplen de gas. Tenen una densitat molt baixa i una conductivitat tèrmica, així com una alta duresa i transparència al mateix temps, ja que els aerogels s'utilitzen per a l'aïllament tèrmic i altres tasques. No obstant això, una de les etapes clau d'obtenció d'aigües és un assecat supercrític, molt car, que limita la possibilitat d'utilitzar aquests materials.
En el nou treball, els científics del PCTU van nomenar després que Di Mendeleev mostressin que, optimitzant les condicions tecnològiques per a l'assecat supercrític, que és possible sense deteriorar la qualitat del material per accelerar significativament aquest procés i reduir el cost de l'agent d'assecat, que fa que la síntesi dels aerogels sigui més assequible. Els resultats de l'obra es publiquen a la tecnologia d'assecat de la revista.
Un gel ordinari és un marc de malla tridimensional amb un gran nombre de porus plens de líquid. Les aerges difereixen de gels convencionals, ja que la fase líquida en ells està completament substituïda per gasós. Tenen una petita densitat i alhora alta duresa, transparència, resistència a la calor, així com una conductivitat tèrmica extremadament baixa.
Per tant, els airgels s'utilitzen per a la fabricació de materials d'aïllament tèrmic, en diversos propòsits mèdics i fins i tot a l'espai, des de les trampes per a la pols còsmica, capaç de capturar les partícules més petites. Els airgels s'obtenen en diverses etapes: primer dels components químics bàsics fan solucions de precursors, llavors s'obtenen gels ordinaris, i després els gels s'assequen, mentre que el líquid, omplint els porus, és substituït per gas.
L'assecat habitual a la pressió atmosfèrica i les temperatures elevades no és adequat per a aquests propòsits: destrueix l'estructura del gel d'origen i com a conseqüència de l'airgel que no ha de rebre. En canvi, es realitza l'assecat supercrític, en què s'utilitzen fluids supercrítics, l'anomenat estat de la substància a una pressió i temperatura per sobre de la crítica quan la diferència desapareix entre la fase de gas i líquid (per exemple, l'aigua convencional es converteix en fluids supercrítics una temperatura i una pressió superior a 647 K i 218 bar, respectivament).
L'assecat supercrític més comú del medi de CO2 és més freqüent (paràmetres crítics: 303,9 K, 73 bars). Durant aquest assecat, el fluid supercrític desplaça gradualment el dissolvent, i després la pressió es redueix en el reactor, i el fluid supercrític entra a la fase gasosa, de manera que des del gel al final, l'airgel amb un sistema de porus no maleït és obtingut del gel.
Tanmateix, l'assecat supercrític és molt car, que limita la possibilitat d'utilitzar aigües i materials basats en ells. Per tant, els científics busquen maneres d'optimitzar aquest procés. "Molts grups científics es dediquen a la intensificació del procés d'assecatge supercrític", diu un dels autors de l'obra, un empleat del PCTU, Pavel Gypsy. - Ens concentrem en el nostre treball sobre l'efecte dels paràmetres de procés - temperatura, el consum de l'agent d'assecat supercrític i el seu mode d'alimentació, a les característiques clau del procés d'assecat - la seva durada i la despesa total de l'agent d'assecat.
Els investigadors van estudiar el procés d'assecatge supercrític utilitzant l'exemple d'airgel clàssic basat en sílice. La isopropanol es va utilitzar com a dissolvent de partida, com a dessecant - diòxid de carboni supercrític. Tots els experiments es van dur a terme en aparells d'alta pressió. Els científics van variar els principals paràmetres del procés, intentant, d'una banda, accelerar-la i reduir el consum de l'agent d'assecat, i de l'altra, no empitjoren la qualitat del producte estimada pel contingut residual del dissolvent dins del airgel.
Com a resultat, els científics van trobar que a causa de canvis en els paràmetres de l'assecat supercrític, el consum de diòxid de carboni es pot reduir en un 63,4 per cent, i el temps total de processos és al voltant del 50 per cent. En aquest cas, la qualitat del producte produït continua sent gairebé sense canvis i les aerogels resultants de la sílice tenen una superfície específica desenvolupada (aproximadament 850 m / g) i alta porositat (al voltant del 95%). Així, els químics russos han trobat una manera d'optimitzar el procés d'assecat supercrític, que és una part substancial del cost de producció de airgels.
Font: Ciència nua