Os AREGELS são materiais estruturados altamente faseados, cujos vazios internos são preenchidos com gás. Eles têm muito baixa densidade e condutividade térmica, bem como alta dureza e transparência ao mesmo tempo, devido ao que os aerogéis são usados para isolamento térmico e outras tarefas. No entanto, uma das principais etapas da obtenção de AirGELS é uma secagem supercrítica - muito cara, o que limita a possibilidade de usar esses materiais.
No novo trabalho, os cientistas do PCTU nomeados após Di Mendeleev mostraram que, otimizar as condições tecnológicas para a secagem supercrítica, é possível sem deteriorar a qualidade do material para acelerar significativamente esse processo e reduzir o custo do agente de secagem, que torna a síntese de aerogels mais acessível. Os resultados do trabalho são publicados na revista Secagem Tecnologia.
Um gel comum é um quadro de malha tridimensional com um grande número de poros cheios de líquido. Os AREGIS diferem dos géis convencionais em que a fase líquida neles é completamente substituída por gasoso. Eles têm pequena densidade e ao mesmo tempo altamente dureza, transparência, resistência ao calor, bem como condutividade térmica extremamente baixa.
Portanto, os Airgels são usados para o fabrico de materiais de isolamento térmico, em diversos fins médicos e até mesmo no espaço - a partir de eles armadilhas para poeira cósmica, capaz de capturar as menores partículas. Os AirGels são obtidos em várias etapas: Primeiro dos componentes químicos básicos fazem soluções precursores, então os géis comuns são obtidos, e então os géis são secos, enquanto os poros líquidos, de enchimento, é substituído por gás.
A secagem habitual à pressão atmosférica e temperaturas elevadas não é adequada para estes fins: destrói a estrutura do gel de origem e como resultado da airgel de não receber. Em vez disso, a secagem supercrítica é realizada, na qual os fluidos supercríticos são usados - chamados o estado da substância a uma pressão e temperatura acima do crítico quando a diferença desaparece entre a fase de gás e líquido (por exemplo, a água convencional se torna fluido supercrítico uma temperatura e pressão superior a 647 k e 218 bar, respectivamente).
A secagem supercrítica mais comum no meio de CO2 é mais comum (parâmetros críticos: 303,9 k, 73 barras). Durante essa secagem, o fluido supercrítico desloca gradualmente o solvente e, em seguida, a pressão é reduzida no reator, e o fluido supercrítico entra na fase gasosa - assim a partir do gel no final, a AirGEL com um sistema de poro não condenado é obtido do gel.
No entanto, a secagem supercrítica é muito cara, o que limita a possibilidade de usar airgels e materiais baseados neles. Portanto, os cientistas estão procurando maneiras de otimizar esse processo. "Muitos grupos científicos estão envolvidos na intensificação do processo de secagem supercrítica", diz um dos autores do trabalho, um funcionário da PCTU, pela cigana. - Nós nos concentramos em nosso trabalho sobre o efeito dos parâmetros do processo - temperatura, o consumo do agente de secagem supercrítico e seu modo de alimentação, para as principais características do processo de secagem - sua duração e gasto total do agente de secagem.
Os pesquisadores estudaram o processo de secagem supercrítica usando o exemplo de Airgel clássico baseado em sílica. O isopropanol foi utilizado como solvente inicial, como um dióxido de carbono supercrítico dessecante. Todos os experimentos foram realizados em aparelhos de alta pressão. Os cientistas variaram os principais parâmetros do processo, tentando, por um lado, aceleram e reduzem o consumo do agente de secagem e, por outro, não piorar a qualidade do produto estimada pelo conteúdo residual do solvente dentro do AirGEL.
Como resultado, os cientistas descobriram que, devido a mudanças nos parâmetros da secagem supercrítica, o consumo de dióxido de carbono pode ser reduzido em 63,4%, e o tempo total do processo é de cerca de 50%. Neste caso, a qualidade do produto produzido permanece quase inalterada e as sílica aerogels resultantes têm uma área superficial específica desenvolvida (cerca de 850 m / g) e alta porosidade (cerca de 95 por cento). Assim, os químicos russos encontraram uma maneira de otimizar o processo de secagem supercrítica, que é uma parte substancial do custo de produção de Airgels.
Fonte: Ciência nua