Aergels adalah bahan terstruktur yang sangat fase, void internal yang diisi dengan gas. Mereka memiliki kepadatan yang sangat rendah dan konduktivitas termal, serta kekerasan dan transparansi yang tinggi pada saat yang sama, karena aerogel digunakan untuk isolasi termal dan tugas-tugas lainnya. Namun, salah satu tahap utama untuk mendapatkan airgel adalah pengeringan superkritis - sangat mahal, yang membatasi kemungkinan menggunakan bahan-bahan ini.
Dalam pekerjaan baru, para ilmuwan dari PPTU dinamai setelah Di Mendeleev menunjukkan bahwa, mengoptimalkan kondisi teknologi untuk pengeringan superkritis, dimungkinkan tanpa memburuk kualitas materi untuk mempercepat proses ini dan mengurangi biaya zat pengering, yang membuat sintesis aerogel lebih terjangkau. Hasil karya diterbitkan dalam Jurnal Drying Technology.
Gel biasa adalah bingkai mesh tiga dimensi dengan sejumlah besar pori-pori yang diisi dengan cairan. Aergel berbeda dari gel konvensional karena fase cair di dalamnya benar-benar diganti dengan gas. Mereka memiliki kepadatan kecil dan pada saat yang sama kekerasan tinggi, transparansi, tahan panas, serta konduktivitas termal yang sangat rendah.
Oleh karena itu, airgel digunakan untuk pembuatan bahan isolasi termal, dalam berbagai keperluan medis dan bahkan di ruang angkasa - dari mereka jebakan untuk debu kosmik, mampu menangkap partikel terkecil. Airgels diperoleh dalam beberapa tahap: pertama dari komponen kimia dasar membuat solusi prekursor, maka gel biasa diperoleh, dan kemudian gel kering, sedangkan cairan, mengisi pori-pori, diganti dengan gas.
Pengeringan yang biasa pada tekanan atmosfer dan suhu tinggi tidak cocok untuk tujuan ini: itu menghancurkan struktur gel sumber dan sebagai akibat dari airgel dari itu tidak menerima. Sebaliknya, pengeringan superkritis dilakukan, di mana cairan superkritis digunakan - disebut keadaan substansi pada tekanan dan suhu di atas kritis ketika perbedaan menghilang antara gas dan fase cair (misalnya, air konvensional menjadi cairan superkritis pada Suhu dan tekanan masing-masing lebih besar dari 647 K dan 218 bar).
Pengeringan superkritis yang paling umum dalam medium CO2 adalah yang paling umum (parameter kritis: 303,9 K, 73 bar). Selama pengeringan, cairan superkritis secara bertahap menggeser pelarut, dan kemudian tekanan berkurang pada reaktor, dan cairan superkritis masuk ke fase gas - sehingga dari gel pada akhirnya airgel dengan sistem pori yang tidak terkutuk adalah diperoleh dari gel.
Namun, pengeringan superkritis sangat mahal, yang membatasi kemungkinan menggunakan airgel dan bahan berdasarkan pada mereka. Oleh karena itu, para ilmuwan mencari cara untuk mengoptimalkan proses ini. "Banyak kelompok ilmiah terlibat dalam intensifikasi proses pengeringan superkritis," kata salah satu penulis pekerjaan, seorang karyawan PCTU, Pavel Gypsy. - Kami berkonsentrasi dalam pekerjaan kami pada efek parameter proses - suhu, konsumsi agen pengeringan superkritis dan mode pakannya, dengan karakteristik utama dari proses pengeringan - durasinya dan total pengeluaran zat pengering.
Para peneliti mempelajari proses pengeringan superkritis menggunakan contoh airgel klasik berdasarkan silika. Isopropanol digunakan sebagai pelarut awal, sebagai desikan - karbon dioksida superkritis. Semua eksperimen dilakukan dalam peralatan tekanan tinggi. Para ilmuwan menyajikan parameter utama dari proses, mencoba, di satu sisi, mempercepat dan mengurangi konsumsi zat pengering, dan di sisi lain, tidak memperburuk kualitas produk yang diperkirakan oleh kandungan residu pelarut di dalam airgel.
Akibatnya, para ilmuwan menemukan bahwa karena perubahan dalam parameter pengeringan superkritis, konsumsi karbon dioksida dapat dikurangi 63,4 persen, dan total waktu proses sekitar 50 persen. Dalam hal ini, kualitas produk yang dihasilkan tetap hampir tidak berubah dan aerogel silika yang dihasilkan memiliki luas permukaan spesifik yang dikembangkan (sekitar 850 m / g) dan porositas tinggi (sekitar 95 persen). Dengan demikian, ahli kimia Rusia telah menemukan cara untuk mengoptimalkan proses pengeringan superkritis, yang merupakan bagian substansial dari biaya produksi airgel.
Sumber: Ilmu telanjang