Sølger er svært fasede strukturerte materialer, hvor de indre tomrommene er fylt med gass. De har svært lav tetthet og termisk ledningsevne, samt høy hardhet og åpenhet samtidig, på grunn av hvilken aerogelene brukes til termisk isolasjon og andre oppgaver. Imidlertid er en av de viktigste stadiene av å skaffe Airgels en superkritisk tørking - veldig dyrt, som begrenser muligheten for å bruke disse materialene.
I det nye arbeidet viste forskere fra PCTU oppkalt etter Di Mendeleev at det er mulig å optimalisere teknologiske forhold for den superkritiske tørking, uten å forverres kvaliteten på materialet for å øke hastigheten på denne prosessen betydelig og redusere kostnadene ved tørkemidlet, som gjør syntese av aerogeler rimeligere. Resultatene av arbeidet er publisert i tidsskriftet Tørketeknologi.
En vanlig gel er en tredimensjonal mesh ramme med et stort antall porer fylt med væske. Agler varierer fra konvensjonelle geler ved at væskefasen i dem er helt substituert med gassformig. De har liten tetthet og samtidig høy hardhet, åpenhet, varmebestandighet, samt ekstremt lav termisk ledningsevne.
Derfor brukes Airgels til fremstilling av termiske isolasjonsmaterialer, i ulike medisinske formål og til og med i rommet - fra dem feller for kosmisk støv, som er i stand til å fange de minste partiklene. Airgels er oppnådd i flere faser: Først av de grunnleggende kjemiske komponentene gjør forløpsløsninger, og deretter oppnås vanlige geler, og deretter blir gelene tørket, mens væsken, fyllingsporene er erstattet med gass.
Den vanlige tørking ved atmosfærisk trykk og forhøyede temperaturer er ikke egnet for disse formålene: Det ødelegger strukturen til kildegelen og som et resultat av at Airgelet fra det ikke skal motta. I stedet utføres superkritisk tørking, hvor superkritiske væsker blir brukt - såkalt tilstanden til stoffet ved et trykk og temperatur over det kritiske når forskjellen forsvinner mellom gass- og væskefasen (for eksempel blir konvensjonelt vann superkritisk fluidum på en temperatur og trykk større enn henholdsvis 647 K og 218 bar).
Den vanligste superkritiske tørking i CO2-mediet er vanligste (kritiske parametere: 303,9 K, 73 barer). Under en slik tørking forskyver det superkritiske fluidet gradvis løsningsmidlet, og deretter reduseres trykket i reaktoren, og det superkritiske fluidet går inn i gassfasen - så fra gelen til slutt er luftgelen med et ikke-fordømt poresystem oppnådd fra gelen.
Den superkritiske tørking er imidlertid svært dyrt, som begrenser muligheten for å bruke luftgler og materialer basert på dem. Derfor leter forskere etter måter å optimalisere denne prosessen på. "Mange vitenskapelige grupper er engasjert i intensivering av prosessen med superkritisk tørking," sier en av forfatterens forfattere, en ansatt i PCTU, Pavel Gypsy. - Vi konsentrert oss i vårt arbeid med effekten av prosessparametrene - temperatur, forbruket av det superkritiske tørkemidlet og dens matemodus, til nøkkelegenskapene til tørkeprosessen - dens varighet og totale utgifter til tørkemidlet.
Forskerne studerte prosessen med superkritisk tørking ved hjelp av eksemplet på klassisk airgel basert på silika. Isopropanol ble brukt som et startløsningsmiddel, som et tørkemiddel - superkritisk karbondioksid. Alle eksperimenter ble utført i høytrykksapparat. Forskere varierte de viktigste parametrene i prosessen, som forsøkte på den ene side, akselerer det og reduserer forbruket av tørkeagenten, og på den annen side forverrer ikke produktkvaliteten estimert av det gjenværende innholdet i løsningsmidlet inne i Airgel.
Som et resultat fant forskere at på grunn av endringer i parametrene for den superkritiske tørking, kan forbruket av karbondioksid reduseres med 63,4 prosent, og den totale prosesstiden er ca. 50 prosent. I dette tilfellet forblir kvaliteten på det produserte produktet nesten uendret, og de resulterende silisium-aerogelene har et utviklet spesifikt overflateareal (ca. 850 m / g) og høy porøsitet (ca. 95 prosent). Dermed har russiske kjemikere funnet en måte å optimalisere prosessen med superkritisk tørking, noe som er en betydelig del av kostnaden for produksjon av luftgler.
Kilde: Naked Science