Aergelurile sunt materiale structurate cu înaltă fază, ale căror goluri interne sunt umplute cu gaz. Ei au o densitate foarte scăzută și conductivitate termică, precum și o duritate ridicată și o transparență în același timp, datorită cărora aerogel-urile sunt utilizate pentru izolarea termică și alte sarcini. Cu toate acestea, una dintre etapele cheie ale obținerii aerienelor este o uscare supercritică - foarte scumpă, ceea ce limitează posibilitatea utilizării acestor materiale.
În noua lucrare, oamenii de știință din PCTU numit după ce di mendeleev au arătat că, optimizarea condițiilor tehnologice pentru uscarea supercritrică, este posibilă fără a se deteriora calitatea materialului pentru a accelera în mod semnificativ acest proces și a reduce costul agentului de uscare, care face ca sinteza aerogelurilor să fie mai accesibilă. Rezultatele lucrărilor sunt publicate în jurnalul tehnologiei de uscare.
Un gel obișnuit este un cadru de plasă tridimensional cu un număr mare de pori umpluți cu lichid. Aergelurile diferă de gelurile convenționale prin faptul că faza lichidă din ele este complet substituită cu gaze. Ei au o densitate mică și, în același timp, duritatea ridicată, transparența, rezistența la căldură, precum și conductivitatea termică extrem de scăzută.
Prin urmare, avigelurile sunt utilizate pentru fabricarea materialelor de izolare termică, în diferite scopuri medicale și chiar în spațiu - de la ele capcane pentru praf cosmic, capabili să captureze cele mai mici particule. Airgels sunt obținute în mai multe etape: Primul dintre componentele chimice de bază fac soluții de precursori, atunci gelurile obișnuite sunt obținute și apoi gelurile sunt uscate, în timp ce lichidul, pororii de umplere, este înlocuit cu gaz.
Uscarea obișnuită la presiune atmosferică și temperaturi ridicate nu este adecvată pentru aceste scopuri: distruge structura gelului sursă și ca urmare a aviului de la ea nu trebuie să primească. În schimb, se efectuează uscarea supercritice, în care sunt utilizate fluide supercritice - așa-numita starea substanței la o presiune și temperatură deasupra critică atunci când diferența dispare între gaz și faza lichidă (de exemplu, apa convențională devine fluid supercritic la o temperatură și o presiune mai mare de 647 k și, respectiv, 218 bar).
Cea mai comună uscare supercritice din mediul de CO2 este cea mai frecventă (parametri critici: 303,9 k, 73 bari). În timpul unei astfel de uscări, fluidul supercritic elimină treptat solventul, iar apoi presiunea este redusă în reactor, iar lichidul supercritic intră în faza de gaze - așa că de la gelul din capăt, avionul cu un sistem de pori ne-blestem obținut din gel.
Cu toate acestea, uscarea supercritrică este foarte scumpă, ceea ce limitează posibilitatea de a folosi airgel-urile și materialele pe baza acestora. Prin urmare, oamenii de știință caută modalități de a optimiza acest proces. "Multe grupuri științifice sunt implicate în intensificarea procesului de uscare supercritic", spune unul dintre autorii lucrării, un angajat al PCTU, Pavel Gypsy. - Ne-am concentrat în activitatea noastră asupra efectului parametrilor procesului - temperatura, consumul agentului de uscare supercritic și modul de alimentare, la caracteristicile esențiale ale procesului de uscare - durata și cheltuielile totale ale agentului de uscare.
Cercetătorii au studiat procesul de uscare supercritic utilizând exemplul de airgel clasic bazat pe silice. Isopropanolul a fost utilizat ca solvent de pornire, ca un desicant - dioxid de carbon supercritic. Toate experimentele au fost efectuate în aparate de înaltă presiune. Oamenii de stiinta au variat parametrii principali ai procesului, incercand, pe de o parte, sa-l accelereze si reduc consumul de agent de uscare, iar pe cealalti, nu agraveste calitatea produsului estimat de conținutul rezidual al solventului din interiorul aerului.
Drept urmare, oamenii de știință au descoperit că, datorită modificărilor parametrilor uscării supercritice, consumul de dioxid de carbon poate fi redus cu 63,4%, iar timpul total al procesului este de aproximativ 50%. În acest caz, calitatea produsului produs rămâne aproape neschimbată, iar aerogelurile de silice rezultat au o suprafață specifică dezvoltată (aproximativ 850 m / g) și o porozitate ridicată (aproximativ 95%). Astfel, chimistii ruși au găsit o modalitate de a optimiza procesul de uscare supercritic, care este o parte substanțială a costului producției de aer.
Sursa: Știința goală