Aergels son materiais estructurados altamente fases, os baleiros internos que están cheos de gas. Teñen moi baixa densidade e condutividade térmica, así como alta dureza e transparencia ao mesmo tempo, debido a que os aerogramas son utilizados para o illamento térmico e outras tarefas. Non obstante, unha das fases fundamentais de obter Airgels é un secado supercrítico: moi caro, o que limita a posibilidade de utilizar estes materiais.
No novo traballo, os científicos do PCTU nomeados por Di Mendeleev mostraron que, optimizando as condicións tecnolóxicas para o secado supercrítico, é posible sen deteriorar a calidade do material para acelerar significativamente este proceso e reducir o custo do axente de secado, que fai a síntese de aerógeles máis accesibles. Os resultados do traballo publicáronse na tecnoloxía de secado da revista.
Un xel normal é un marco de malla tridimensional cun gran número de poros cheos de líquido. Aergels difieren dos xeles convencionais porque a fase líquida neles está completamente substituída por gaseosa. Teñen unha pequena densidade e, ao mesmo tempo, a alta dureza, a transparencia, a resistencia á calor, así como a condutividade térmica extremadamente baixa.
Polo tanto, os avións son utilizados para a fabricación de materiais de illamento térmico, en diversos fins médicos e mesmo no espazo - a partir delas trampas para o po cósmico, capaz de capturar as partículas máis pequenas. Airgels obtéñense en varias etapas: o primeiro dos compoñentes químicos básicos realiza solucións de precursores, entón obtéñense xeles ordinarios e, a continuación, os xeles son secos, mentres que o líquido, enchendo poros, substitúese por gas.
O secado habitual a presión atmosférica e as temperaturas elevadas non son axeitadas para estes fins: destrúe a estrutura do xel de orixe e como resultado do Airgel a partir de aí non recibir. Pola contra, realízase o secado supercrítico, no que se utilizan fluídos supercríticos, chamado o estado da sustancia a unha presión e temperatura sobre a crítica cando a diferenza desaparece entre a fase de gas e líquido (por exemplo, a auga convencional convértese en fluído supercrítico en Unha temperatura e presión superior a 647 K e 218 bar, respectivamente).
O secado supercrítico máis común no medio de CO2 é o máis común (parámetros críticos: 303.9 k, 73 barras). Durante ese secado, o fluído supercrítico despraza gradualmente o disolvente e, a continuación, a presión redúcese no reactor e o fluído supercrítico entra na fase de gas, polo tanto, desde o xel ao final o Airgel cun sistema de poro non maldito é obtido do xel.
Non obstante, o secado supercrítico é moi caro, o que limita a posibilidade de utilizar avións e materiais baseados neles. Polo tanto, os científicos están a buscar formas de optimizar este proceso. "Moitos grupos científicos están implicados na intensificación do proceso de secado supercrítico", di un dos autores do traballo, un empregado do PCTU, Pavel Gypsy. - Nós nos concentrados no noso traballo sobre o efecto dos parámetros do proceso - a temperatura, o consumo do axente de secado supercrítico eo seu modo de alimentación, ás características clave do proceso de secado - a súa duración e gasto total do axente de secado.
Os investigadores estudaron o proceso de secado supercrítico usando o exemplo de Airgel clásico baseado en sílice. Isopropanol foi usado como un disolvente inicial, como un dióxido de carbono supercritico-supercrítico. Todos os experimentos realizáronse en aparellos de alta presión. Os científicos variaron os principais parámetros do proceso, intentando, por unha banda, acelérona e reducen o consumo do axente de secado e, por outro, non empeoran a calidade do produto estimada polo contido residual do disolvente dentro do Airgel.
Como resultado, os científicos descubriron que debido a cambios nos parámetros do secado supercrítico, o consumo de dióxido de carbono pode reducirse nun 63,4 por cento, eo tempo total do proceso é de aproximadamente o 50 por cento. Neste caso, a calidade do produto producido permanece case inalterada e os aerogramas de sílice resultante teñen unha superficie específica desenvolvida (preto de 850 m / g) e alta porosidade (aproximadamente o 95 por cento). Así, os químicos rusos atoparon un xeito de optimizar o proceso de secado supercrítico, que é unha parte substancial do custo da produción de airgels.
Fonte: ciencia espida