अर्जेल अत्यधिक चरणबद्ध संरचित सामग्री हैं, जिनमें से आंतरिक आवाज गैस से भरे हुए हैं। उनके पास बहुत कम घनत्व और थर्मल चालकता, साथ ही साथ उच्च कठोरता और पारदर्शिता भी होती है, जिसके कारण एरोगल्स थर्मल इन्सुलेशन और अन्य कार्यों के लिए उपयोग किया जाता है। हालांकि, एयरगेल प्राप्त करने के प्रमुख चरणों में से एक एक सुपरक्रिटिकल सुखाने है - बहुत महंगा, जो इन सामग्रियों का उपयोग करने की संभावना को सीमित करता है।
नए काम में, पीसीटीयू के वैज्ञानिकों ने डी मेंडेलीव के नाम पर दिखाया, यह दिखाया गया है कि सुपरक्रिटिकल सुखाने के लिए तकनीकी स्थितियों को अनुकूलित करना, इस प्रक्रिया को काफी तेज करने और सुखाने एजेंट की लागत को कम करने के लिए सामग्री की गुणवत्ता को खराब किए बिना संभव है, जो कि एरोगल्स के संश्लेषण को अधिक किफायती बनाता है। काम के नतीजे जर्नल सुखाने प्रौद्योगिकी में प्रकाशित होते हैं।
एक साधारण जेल एक त्रि-आयामी जाल फ्रेम है जिसमें बड़ी संख्या में छिद्र होते हैं तरल से भरे छिद्र होते हैं। अर्जेल पारंपरिक जैल से भिन्न होता है जिसमें उनमें तरल चरण पूरी तरह से गैसीय के साथ प्रतिस्थापित होता है। उनके पास छोटी घनत्व है और साथ ही उच्च कठोरता, पारदर्शिता, गर्मी प्रतिरोध, साथ ही बेहद कम थर्मल चालकता भी है।
इसलिए, एयरगेल का उपयोग थर्मल इन्सुलेशन सामग्री के निर्माण के लिए किया जाता है, विभिन्न चिकित्सा उद्देश्यों और यहां तक कि अंतरिक्ष में भी - ब्रह्माण्ड धूल के लिए जाल, छोटे कणों को पकड़ने में सक्षम। एयरगल्स कई चरणों में प्राप्त किए जाते हैं: बुनियादी रासायनिक घटकों में से पहला अग्रदूत समाधान बनाते हैं, फिर सामान्य जैल प्राप्त होते हैं, और फिर जैल सूखे होते हैं, जबकि तरल, छिद्र भरने के लिए गैस के साथ प्रतिस्थापित किया जाता है।
वायुमंडलीय दबाव और ऊंचे तापमान पर सामान्य सुखाने इन उद्देश्यों के लिए उपयुक्त नहीं है: यह स्रोत जेल की संरचना को नष्ट कर देता है और इसके परिणामस्वरूप एयरजेल के परिणामस्वरूप प्राप्त नहीं होता है। इसके बजाए, सुपरक्रिटिकल सुखाने की दूरी तय की जाती है, जिसमें सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थों का उपयोग किया जाता है - इसलिए गैस और तरल चरण के बीच अंतर गायब होने पर प्रभाव के ऊपर पदार्थ और तापमान पर पदार्थ की स्थिति कहा जाता है (उदाहरण के लिए, पारंपरिक पानी सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थ बन जाता है क्रमशः 647 के और 218 बार से अधिक तापमान और दबाव)।
सीओ 2 माध्यम में सबसे आम सुपरक्रिटिकल सुखाने सबसे आम है (महत्वपूर्ण पैरामीटर: 303.9 के, 73 बार्स)। इस तरह की सुखाने के दौरान, सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थ धीरे-धीरे विलायक को विस्थापित करता है, और फिर रिएक्टर में दबाव कम हो जाता है, और सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थ गैस चरण में जाता है - इसलिए अंत में जेल से एक गैर-शापित पोर प्रणाली के साथ एयरगेल को अंत में एयरगेल होता है जेल से प्राप्त किया।
हालांकि, सुपरक्रिटिकल सुखाने बहुत महंगा है, जो उनके आधार पर एयरगेल और सामग्रियों का उपयोग करने की संभावना को सीमित करता है। इसलिए, वैज्ञानिक इस प्रक्रिया को अनुकूलित करने के तरीकों की तलाश में हैं। "कई वैज्ञानिक समूह सुपरक्रिटिकल सूखने की प्रक्रिया के तीव्रता में लगे हुए हैं," पीसीटीयू, पावेल जिप्सी के एक कर्मचारी के लेखकों में से एक कहते हैं। - हम प्रक्रिया पैरामीटर के प्रभाव पर हमारे काम में केंद्रित - तापमान, सुखाने की प्रक्रिया की प्रमुख विशेषताओं के लिए सुपरक्रिटिकल सुखाने एजेंट और इसके फ़ीड मोड की खपत - इसकी अवधि और सुखाने एजेंट के कुल व्यय।
शोधकर्ताओं ने सिलिका के आधार पर शास्त्रीय एयरगेल के उदाहरण का उपयोग करके सुपरक्रिटिकल सुखाने की प्रक्रिया का अध्ययन किया। Isopropanol एक desiccant - सुपरक्रिटिकल कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में एक प्रारंभिक विलायक के रूप में इस्तेमाल किया गया था। सभी प्रयोग उच्च दबाव उपकरण में किए गए थे। वैज्ञानिकों ने प्रक्रिया के मुख्य पैरामीटर, एक तरफ की कोशिश की, इसे तेज कर दिया, इसे तेज कर दिया और सुखाने एजेंट की खपत को कम किया, और दूसरी तरफ, एयरगेल के अंदर विलायक की अवशिष्ट सामग्री द्वारा अनुमानित उत्पाद की गुणवत्ता को खराब न करें।
नतीजतन, वैज्ञानिकों ने पाया कि सुपरक्रिटिकल सुखाने के मानकों में परिवर्तन के कारण, कार्बन डाइऑक्साइड की खपत 63.4 प्रतिशत की कमी की जा सकती है, और कुल प्रक्रिया का समय लगभग 50 प्रतिशत है। इस मामले में, उत्पादित उत्पाद की गुणवत्ता लगभग अपरिवर्तित बनी हुई है और परिणामी सिलिका एरोगल्स में एक विकसित विशिष्ट सतह क्षेत्र (लगभग 850 मीटर / जी) और उच्च porosity (लगभग 95 प्रतिशत) है। इस प्रकार, रूसी रसायनविदों को सुपरक्रिटिकल सुखाने की प्रक्रिया को अनुकूलित करने का एक तरीका मिला है, जो एयरगेल के उत्पादन की लागत का एक बड़ा हिस्सा है।
स्रोत: नग्न विज्ञान