Aerts su visoko fased strukturirani materijali, čiji su unutarnji praznini napunjeni plinom. Oni imaju vrlo nisku gustoću i toplinsku vodljivost, kao i visoku tvrdoću i transparentnost u isto vrijeme, zbog čega se aerogeli koriste za toplinsku izolaciju i druge zadatke. Međutim, jedna od ključnih stupnjeva dobivanja airgela je superkritično sušenje - vrlo skupo, što ograničava mogućnost korištenja tih materijala.
U novom radu, znanstvenici iz PCTU nazvane po DI Mendeleev pokazali su da, optimizirajući tehnološke uvjete za superkritično sušenje, moguće je bez pogoršanja kvalitete materijala da značajno ubrza ovaj proces i smanjuje troškove sredstva za sušenje, koji čini sintezu aerogelova pristupačnijim. Rezultati rada objavljuju se u tehnologiji sušenja časopisa.
Obični gel je trodimenzionalni mrežni okvir s velikim brojem pora ispunjenih tekućinom. Aertgels se razlikuju od konvencionalnih gelova u tome što je tekuća faza u njima potpuno supstituirana s plinovitim. Oni imaju malu gustoću i istovremeno visoka tvrdoća, transparentnost, otpornost na toplinu, kao i iznimno nisku toplinsku vodljivost.
Stoga se airgeli koriste za proizvodnju toplinskih izolacijskih materijala, u raznim medicinskim potrebama, pa čak iu prostoru - od njih zamke za kozmičku prašinu, sposobnu za hvatanje najmanjih čestica. Airozi se dobivaju u nekoliko faza: prva od osnovnih kemijskih komponenti čine otopine prekursora, tada se dobivaju uobičajeni gelovi, a zatim se gelovi su osušeni, dok se tekućine, poravne pore, zamijeni plinom.
Uobičajeno sušenje na atmosferskom tlaku i povišenim temperaturama nije prikladna za te svrhe: uništava strukturu izvora gela i kao rezultat airage od njega ne primaju. Umjesto toga, provodi se superkritično sušenje, u kojem se koriste superkritične tekućine - tzv. Stupanj tvari na tlaku i temperaturi iznad kritičkog kada razlika nestane između plinske i tekuće faze (na primjer, konvencionalna voda postaje superkritična tekućina na temperatura i tlak veći od 647 K i 218 bar, respektivno).
Najčešći suholikovsko sušenje u mediju CO2 je najčešći (kritični parametri: 303,9 K, 73 bara). Tijekom takvog sušenja, superkritična tekućina postupno pomiče otapalo, a zatim se tlak smanjuje u reaktoru, a superkritična tekućina ide u plinsku fazu - tako da iz gela na kraju airgel s ne-prokletim Pore sustavom je dobiveni iz gela.
Međutim, superkritično sušenje je vrlo skupo, što ograničava mogućnost korištenja airgela i materijala na temelju njih. Stoga znanstvenici traže načine za optimizaciju ovog procesa. "Mnoge znanstvene skupine su angažirane u intenziviranju procesa superkritičkog sušenja", kaže jedan od autora rada, zaposlenik PCTU-a, Pavel Cigana. - Usredotočili smo se u našem radu na učinak procesnih parametara - temperature, potrošnje superkritičnog sredstva za sušenje i njegovog načina hrane, na ključne karakteristike procesa sušenja - njegovo trajanje i ukupne rashode sredstva za sušenje.
Istraživači su proučavali proces superkritičnog sušenja primjerom klasične airgela na temelju silicijevog dioksida. Izopropanol se koristi kao početno otapalo, kao desikant - superkritični ugljični dioksid. Svi eksperimenti su provedeni u uređaju visokim tlakom. Znanstvenici su krenuli glavne parametre procesa, pokušavajući, s jedne strane, ubrzati i smanjiti potrošnju sredstva za sušenje, a na druge, ne pogoršati kvalitetu proizvoda procijenjena rezidualnim sadržajem otapala unutar airagela.
Kao rezultat toga, znanstvenici su otkrili da zbog promjena u parametrima superkritičkog sušenja, potrošnja ugljičnog dioksida može se smanjiti za 63,4 posto, a ukupno vrijeme procesa je oko 50 posto. U tom slučaju, kvaliteta proizvedenog proizvoda ostaje gotovo nepromijenjena, a rezultirajuća silicijeva aerogela imaju razvijenu specifičnu površinu (oko 850 m / g) i visoke poroznosti (oko 95 posto). Tako su ruski kemičari pronašli način da optimiziraju proces superkritičkog sušenja, što je značajan dio troškova proizvodnje airgela.
Izvor: Gola znanost