Gli Aergels sono materiali strutturati altamente fasi, i cui vuoti interni sono pieni di gas. Hanno una densità e una conduttività termica molto bassa, oltre ad alta durezza e trasparenza allo stesso tempo, a causa del quale gli aerogel vengono utilizzati per l'isolamento termico e altri compiti. Tuttavia, una delle fasi chiave di ottenere Airgels è un'essiccazione supercritica - molto costosa, che limita la possibilità di utilizzare questi materiali.
Nel nuovo lavoro, gli scienziati del PCTU che prendono il nome del nome di Mendeleev hanno mostrato che, ottimizzando le condizioni tecnologiche per l'essiccazione supercritica, è possibile senza deteriorare la qualità del materiale per accelerare significativamente questo processo e ridurre il costo dell'agente di asciugatura, che rende la sintesi degli aerogel più convenienti. I risultati del lavoro sono pubblicati sulla tecnologia di essiccazione del diario.
Un gel ordinario è un telaio a maglia tridimensionale con un gran numero di pori pieni di liquido. Gli Aergel differiscono dai gel convenzionali in quanto la fase liquida in loro è completamente sostituita con gassoso. Hanno una piccola densità e allo stesso tempo elevata durezza, trasparenza, resistenza al calore, nonché una conduttività termica estremamente bassa.
Pertanto, gli Airgels sono utilizzati per la fabbricazione di materiali isolanti termici, in vari scopi medici e persino nello spazio - da loro trappole per polvere cosmica, in grado di catturare le particelle più piccole. Airgels si ottengono in diverse fasi: il primo dei componenti chimici di base rendono soluzioni precursori, si ottengono anche i gel ordinari, e quindi i gel sono essiccati, mentre i liquidi, i pori di riempimento, vengono sostituiti con gas.
L'essiccazione abituale a pressione atmosferica e temperature elevate non è adatta a questi scopi: distrugge la struttura del gel sorgente e come risultato dell'Airgel da non ricevere. Invece, viene eseguita un'essiccazione supercritica, in cui vengono utilizzati i fluidi supercritici, così chiamato lo stato della sostanza a pressione e temperatura sopra il critico quando la differenza scompare tra il gas e la fase liquida (ad esempio, l'acqua convenzionale diventa liquido supercritico a una temperatura e una pressione superiori a 647 k e 218 bar, rispettivamente).
L'essiccazione supercritica più comune nel mezzo di CO2 è più comune (parametri critici: 303,9 K, 73 bar). Durante tale asciugatura, il fluido supercritico sposta gradualmente il solvente, e quindi la pressione è ridotta nel reattore, e il fluido supercritico entra nella fase del gas - quindi dal gel alla fine l'Airgel con un sistema di pori non danneggiato ottenuto dal gel.
Tuttavia, l'essiccazione supercritica è molto costosa, che limita la possibilità di utilizzare airgel e materiali in base a loro. Pertanto, gli scienziati stanno cercando modi per ottimizzare questo processo. "Molti gruppi scientifici sono impegnati nell'intensificazione del processo di asciugatura supercritica", afferma uno degli autori del lavoro, un dipendente del PCTU, Pavel Gypsy. - Ci siamo concentrati nel nostro lavoro sull'effetto dei parametri del processo - temperatura, il consumo dell'agente di asciugatura supercritico e della sua modalità di alimentazione, alle caratteristiche chiave del processo di asciugatura - la sua durata e la spesa totale dell'agente di asciugatura.
I ricercatori hanno studiato il processo di asciugatura supercritica utilizzando l'esempio di Airgel classico basato sulla silice. I isopropanolo è stato utilizzato come solvente di partenza, come un essiccante - anidride carbonica supercritico. Tutti gli esperimenti sono stati effettuati in apparecchi ad alta pressione. Gli scienziati hanno funzionato i principali parametri del processo, cercando, da un lato, accelerandolo e ridurre il consumo dell'agente di essiccazione, e dall'altro, non peggiorare la qualità del prodotto stimata dal contenuto residuo del solvente all'interno dell'Airgel.
Di conseguenza, gli scienziati hanno scoperto che a causa delle variazioni dei parametri dell'essiccazione supercritica, il consumo di anidride carbonica può essere ridotto del 63,4 percento e il tempo di processo totale è di circa il 50 percento. In questo caso, la qualità del prodotto prodotto rimane quasi invariata e gli aerogel di silice risultanti hanno una superficie specifica sviluppata (circa 850 m / g) e alta porosità (circa il 95%). Pertanto, i chimici russi hanno trovato un modo per ottimizzare il processo di asciugatura supercritica, che è una parte sostanziale del costo della produzione di airgel.
Fonte: scienza nuda