Aggels ir ļoti pakāpeniski strukturēti materiāli, kuru iekšējie tukšumi ir piepildīti ar gāzi. Viņiem ir ļoti zems blīvums un siltuma vadītspēja, kā arī augsta cietība un pārredzamība tajā pašā laikā, kuru dēļ aerogi tiek izmantoti siltumizolācijai un citiem uzdevumiem. Tomēr viens no galvenajiem aviobelu iegūšanas posmiem ir superkritiska žāvēšana - ļoti dārga, kas ierobežo iespēju izmantot šos materiālus.
Jaunajā darbā, zinātnieki no PCTU nosaukts pēc di MendeLeev parādīja, ka, optimizēt tehnoloģiskos apstākļus superkritiskai žāvēšanai, tas ir iespējams, nepalielinot materiāla kvalitāti, lai būtiski paātrinātu šo procesu un samazināt žāvēšanas līdzekļa izmaksas, kas padara aerogēnu sintēzi pieejamāku. Darba rezultāti tiek publicēti žurnāla žāvēšanas tehnoloģijā.
Parastais gēls ir trīsdimensiju acu rāmis ar lielu poru skaitu, kas piepildīta ar šķidrumu. Aggels atšķiras no tradicionālajiem želejām, jo šķidrā fāze tiem ir pilnībā aizvietota ar gāzveida. Viņiem ir neliela blīvums un tajā pašā laikā augsta cietība, pārredzamība, karstumizturība, kā arī ļoti zema siltuma vadītspēja.
Tāpēc lidmašīnas izmanto siltumizolācijas materiālu ražošanai dažādos medicīniskos nolūkos un pat kosmosā - no tām slazdiem kosmiskajiem putekļiem, kas spēj notikt mazākās daļiņas. Agrie tiek iegūti vairākos posmos: pirmkārt, ķīmisko komponentu izgatavo prekursoru risinājumus, tad tiek iegūti parastie želejas, un tad želejas žāvē, bet šķidrums, pildīšanas poras tiek aizstāts ar gāzi.
Parastā žāvēšana atmosfēras spiedienā un paaugstinātā temperatūrā nav piemērota šiem mērķiem: tas iznīcina avota gēla struktūru un kā rezultātā lidmašīnā no tā nav jāsaņem. Tā vietā tiek veikta superkritiska žāvēšana, kurā tiek izmantoti superkritiskie šķidrumi - tā sauca vielas stāvokli pie spiediena un temperatūras virs kritiskās, ja atšķirība izzūd starp gāzes un šķidro fāzi (piemēram, parastais ūdens kļūst superkritisks šķidrums temperatūra un spiediens, kas pārsniedz 647 K un 218 bar, attiecīgi).
Visbiežāk sastopamais superkritiskais žāvētājs CO2 vidē ir visbiežāk (kritiskie parametri: 303,9 K, 73 bāri). Šādas žāvēšanas laikā superkritiskais šķidrums pakāpeniski pārvieto šķīdinātāju, un tad spiediens tiek samazināts reaktorā, un superkritiskais šķidrums nonāk gāzes fāzē - tā no gēla galā, kas galu galā, kas nav bojāta poru sistēma ir iegūst no gēla.
Tomēr superkritiskā žāvēšana ir ļoti dārga, kas ierobežo iespēju izmantot lidmašīnas un materiālus, pamatojoties uz tiem. Tāpēc zinātnieki meklē veidus, kā optimizēt šo procesu. "Daudzas zinātniskas grupas nodarbojas ar superkritiskās žāvēšanas procesa intensifikāciju," saka viens no darba autoriem, PCTU darbiniekam, Pavel čigānu. - Mēs koncentrējāmies mūsu darbā pēc procesa parametru iedarbības - temperatūra, superkritiskajam žāvēšanas līdzekļa patēriņam un tā padeves režīmam uz žāvēšanas procesa galvenajām iezīmēm - tā ilgums un kopējie žāvēšanas līdzekļa izdevumi.
Pētnieki pētīja procesu superkritiskas žāvēšanas, izmantojot piemēru klasisko lidmašīnu, pamatojoties uz silīcija dioksīdu. Izopropanols tika izmantots kā sākuma šķīdinātājs, kā desiccant - superkritisks oglekļa dioksīds. Visi eksperimenti tika veikti augsta spiediena aparātos. Zinātnieki svārstījās galvenos procesa parametrus, mēģinot, no vienas puses, paātrināt to un samazināt žāvēšanas līdzekļa patēriņu, un, no otras puses, nav pasliktināt produkta kvalitāti, ko aprēķina ar šķīdinātāja atlikušo saturu lidmašīnā.
Rezultātā zinātnieki konstatēja, ka sakarā ar izmaiņām parametru superkritisko žāvēšanu, patēriņu oglekļa dioksīda var samazināt par 63,4 procentiem, un kopējais procesa laiks ir aptuveni 50 procenti. Šajā gadījumā ražotās produkta kvalitāte paliek gandrīz nemainīga, un iegūtais silīcija dioksīda aerogām ir izstrādāta īpaša virsmas laukums (aptuveni 850 m / g) un augsta porainība (aptuveni 95 procenti). Tādējādi krievu ķīmiķi ir atraduši veidu, kā optimizēt superkritiskās žāvēšanas procesu, kas ir ievērojama daļa no lidmašīnu ražošanas izmaksām.
Avots: Naked Science