Les arsillons sont des matériaux structurés hautement phasés, dont les vides internes sont remplis de gaz. Ils ont une très faible densité et conductivité thermique, ainsi que la dureté et la transparence élevées en même temps, en raison de laquelle les aérogels sont utilisés pour l'isolation thermique et d'autres tâches. Cependant, l'une des principales étapes de l'obtention d'Airgels est un séchage supercritique - très coûteux, ce qui limite la possibilité d'utiliser ces matériaux.
Dans le nouveau travail, les scientifiques du pctu nommé d'après Di Mendeleev ont montré que, optimisant les conditions technologiques du séchage supercritique, il est possible sans détériorer la qualité du matériau pour accélérer de manière significative ce processus et réduire le coût de l'agent de séchage, qui rend la synthèse des aérogels plus abordables. Les résultats des travaux sont publiés dans la Technologie de séchage de la revue.
Un gel ordinaire est un cadre de maille en trois dimensions avec un grand nombre de pores remplis de liquide. Les agars diffèrent des gels conventionnels en ce que la phase liquide en eux est complètement substituée par gazeux. Ils ont une petite densité et en même temps une dureté élevée, une transparence, une résistance à la chaleur, ainsi qu'une conductivité thermique extrêmement basse.
Par conséquent, les Airgels sont utilisés pour la fabrication de matériaux isolants thermiques, de diverses fins médicales et même dans l'espace - d'entre eux des pièges pour la poussière cosmique, capable de capturer les plus petites particules. Les Airgels sont obtenus en plusieurs étapes: les premiers des composants chimiques de base font des solutions de précurseurs, puis des gels ordinaires sont obtenus, puis les gels sont séchés, tandis que le liquide, le remplissage des pores, est remplacé par des gaz.
Le séchage habituel à la pression atmosphérique et à des températures élevées ne convient pas à ces fins: il détruit la structure du gel source et à la suite de l'aérogel de ne pas recevoir. Au lieu de cela, le séchage supercritique est effectué, dans lequel des fluides supercritiques sont utilisés - ainsi appelé l'état de la substance à une pression et de la température au-dessus de la crise essentielle lorsque la différence disparaît entre la phase de gaz et de liquide (par exemple, l'eau classique devient un fluide supercritique à une température et une pression supérieures à 647 k et 218 bars, respectivement).
Le séchage supercritique le plus courant du milieu CO2 est le plus courant (paramètres critiques: 303,9 K, 73 bars). Au cours d'une telle séchage, le fluide supercritique déplace progressivement le solvant, puis la pression est réduite dans le réacteur et le fluide supercritique passe dans la phase gazeuse - donc du gel à l'extrémité de l'aérogel avec un système de pores non maudit. obtenu à partir du gel.
Cependant, le séchage supercritique est très coûteux, ce qui limite la possibilité d'utiliser des aérogels et des matériaux basés sur eux. Par conséquent, les scientifiques recherchent des moyens d'optimiser ce processus. «De nombreux groupes scientifiques sont engagés dans l'intensification du processus de séchage supercritique», déclare l'un des auteurs du travail, un employé du pctu, Pavel Gypsy. - Nous nous sommes concentrés dans nos travaux sur l'effet des paramètres de processus - la température, la consommation de l'agent de séchage supercrétique et son mode d'alimentation, aux caractéristiques essentielles du processus de séchage - sa durée et une dépense totale de l'agent de séchage.
Les chercheurs ont étudié le processus de séchage supercritique en utilisant l'exemple de Airgel classique basé sur la silice. L'isopropanol a été utilisé comme solvant de départ, en tant que dioxyde de carbone supercrétique supercritique. Toutes les expériences ont été effectuées dans un appareil à haute pression. Les scientifiques ont gagné les principaux paramètres du processus, en essayant, d'une part, d'accélérer et de réduire la consommation de l'agent de séchage, et de l'autre, ne s'aggravent pas la qualité du produit estimée par la teneur résiduelle du solvant à l'intérieur de l'aérogel.
En conséquence, les scientifiques ont constaté qu'en raison de modifications des paramètres du séchage supercritique, la consommation de dioxyde de carbone peut être réduite de 63,4%, et le temps de processus total est d'environ 50%. Dans ce cas, la qualité du produit produit reste presque inchangée et les aérogels de silice résultants ont une surface spécifique développée (environ 850 m / g) et une porosité élevée (environ 95%). Ainsi, les chimistes russes ont trouvé un moyen d'optimiser le processus de séchage supercrétique, qui constitue une partie substantielle du coût de la production d'aérogels.
Source: science nue