Aergels yra labai palaipsniui struktūrizuotos medžiagos, kurių vidiniai tuštumai yra užpildomi dujomis. Jie turi labai mažą tankį ir šiluminį laidumą, taip pat didelį kietumą ir skaidrumą tuo pačiu metu, dėl kurio aerogeliai naudojami šilumos izoliacijai ir kitoms užduotims. Tačiau vienas iš svarbiausių oro uostų gavimo etapų yra superkritinis džiovinimas - labai brangus, kuris riboja galimybes naudoti šias medžiagas.
Naujame darbe, mokslininkai iš PCTu pavadintas po Mendeleev parodė, kad optimizuojant technologines sąlygas superkritinio džiovinimo, tai yra įmanoma, nepažeidžiant medžiagos kokybę žymiai pagreitinti šį procesą ir sumažinti džiovinimo agento išlaidas, kurios Aerogelių sintezė yra labiau prieinama. Darbo rezultatai skelbiami žurnalo džiovinimo technologijoje.
Paprastas gelis yra trimatis akių rėmas su daugybe porų, pripildytų skysčiu. Aergels skiriasi nuo įprastinių gelių, nes skysčio fazė yra visiškai pakeista dujiniais. Jie turi mažą tankį ir tuo pačiu dideliu kietumu, skaidrumu, šiluminiu atsparumu, taip pat labai mažu šiluminiu laidumu.
Todėl oro izoliacinės medžiagos gamybai naudojami įvairiais medicinos reikmėmis ir net erdvėje - nuo jų kosminių dulkių spąstų, galinčių užfiksuoti mažiausias daleles. "Arut" gaunami keliais etapais: pirmiausia iš pagrindinių cheminių komponentų gamina pirmtakų sprendimus, tada yra gaunami paprastieji geliai, o tada geliai džiovinami, o skystis, pildymo poros pakeičiamos dujomis.
Įprasta džiovinimas atmosferos slėgio ir aukštesnėje temperatūroje netinka šiems tikslams: jis sunaikina šaltinio gelio struktūrą ir dėl to, kad orasgelis iš jo negauna. Vietoj to, superkritinis džiovinimas atliekamas, kuriame yra naudojami superkritiniai skysčiai - taip vadinama medžiagos būsena esant slėgiui ir temperatūrai virš kritinės, kai skirtumas dingsta tarp dujų ir skysto fazės (pvz., Tradicinis vanduo tampa superkritinio skysčiu temperatūra ir slėgis didesnis nei 647 k ir 218 bar, atitinkamai).
Dažniausias CO2 terpės superkritinis džiovinimas yra labiausiai paplitęs (kritiniai parametrai: 303,9 k, 73 barai). Per tokį džiovinimą, superkritinis skystis palaipsniui išstumia tirpiklį, o tada slėgis mažinamas reaktoriuje, o superkritinis skystis patenka į dujų fazę - tai nuo gelio galų gale yra ne pasmerkta porų sistema gaunamas iš gelio.
Tačiau superkritinis džiovinimas yra labai brangus, o tai riboja naudojant jas pagal jas pagrįstų medžiagų ir medžiagų. Todėl mokslininkai ieško būdų, kaip optimizuoti šį procesą. "Daugelis mokslo grupių užsiima superkritinio džiovinimo proceso intensyvinimo", - sako vienas iš darbų autorių, PCTU darbuotojas, Pavel Gypsy. - Mes sutelkėme į mūsų darbą dėl proceso parametrų poveikio - temperatūros, superkritinio džiovinimo medžiagos vartojimo ir jo tiekimo režimo į pagrindines džiovinimo proceso charakteristikas - jo trukmę ir bendrą sausųjų agento išlaidas.
Mokslininkai studijavo superkritinio džiovinimo procesą, naudojant klasikinio airgelio pavyzdį, pagrįstą siliciu. Isopropanolis buvo naudojamas kaip pradinis tirpiklis, kaip sausikliai - superkritinis anglies dioksidas. Visi eksperimentai buvo atlikti aukšto slėgio aparate. Mokslininkai svyravo pagrindinius proceso parametrus, bandydami, viena vertus, pagreitinti ir sumažinti džiovinimo medžiagos suvartojimą, o kita vertus nepažeidžia produkto kokybės, apskaičiuoto likučio tirpiklio viduje.
Kaip rezultatas, mokslininkai nustatė, kad dėl pokyčių superkritinio džiovinimo parametrų, anglies dioksido vartojimas gali būti sumažintas 63,4 proc, o bendras proceso laikas yra apie 50 proc. Šiuo atveju pagaminto produkto kokybė išlieka beveik nepakitusi ir gaunami silicio aerogeliai turi išsivysčiusią konkretų paviršiaus plotą (apie 850 m / g) ir didelį poringumą (apie 95 proc.). Taigi, rusų chemikai rado būdą optimizuoti superkritinio džiovinimo procesą, kuris yra didelė dalis gamybos oro sąnaudų.
Šaltinis: nuogas mokslas