✖


Jump to content

Аэрогель

Блок кремнеземного аэрогеля в руке.
ИЮПАК определение

Аэрогель : гель, состоящий из микропористого твердого вещества, в котором дисперсной фазой является газ. (Для примечания см. запись в Золотой книге.) [1]

Аэрогели — это класс синтетических пористых сверхлегких материалов , полученных из геля , в которых жидкий компонент геля заменен газом без значительного разрушения структуры геля. [2] В результате получается твердое вещество с чрезвычайно низкой плотностью. [3] и чрезвычайно низкая теплопроводность . Аэрогели могут быть изготовлены из различных химических соединений. [4] Аэрогели кремнезема на ощупь напоминают хрупкий пенополистирол , тогда как некоторые аэрогели на основе полимеров напоминают твердые пенопласты.

Аэрогели производятся путем экстракции жидкого компонента геля путем сверхкритической сушки или сублимационной сушки . Это позволяет жидкости медленно высыхать, не вызывая разрушения твердой матрицы в геле под действием капилляров , как это происходит при обычном испарении . Первые аэрогели были изготовлены из силикагелей . Более поздние работы Кистлера включали аэрогели на основе оксида алюминия , хрома и диоксида олова . Углеродные аэрогели были впервые разработаны в конце 1980-х годов. [5]

История

[ редактировать ]

Первый задокументированный образец аэрогеля был создан Сэмюэлем Стивенсом Кистлером в 1931 году. [6] в результате ставки [7] с Чарльзом Узнали, кто может заменить жидкость в «желе» газом, не вызывая усадки. [8] [9]

Характеристики

[ редактировать ]
Цветок опирается на кусок кремнеземного аэрогеля, подвешенный над пламенем бунзоновской горелки . Аэрогели обладают прекрасными изоляционными свойствами, и цветок защищен от жара пламени.

Несмотря на название, аэрогели представляют собой твердые, жесткие и сухие материалы, по своим физическим свойствам не напоминающие гель: название происходит от того, что они изготовлены из гелей. Мягкое нажатие на аэрогель обычно не оставляет даже незначительного следа; более сильное нажатие оставит постоянную депрессию. Чрезвычайно сильное нажатие приведет к катастрофическому разрушению редкой структуры, в результате чего она разобьется, как стекло (свойство, известное как рыхлость ), хотя более современные варианты от этого не страдают. Несмотря на то, что он склонен к разрушению, он очень прочный конструктивно. Его впечатляющая несущая способность обусловлена ​​дендритной микроструктурой, в которой сферические частицы среднего размера 2–5 нм слиты в кластеры. Эти кластеры образуют трехмерную высокопористую структуру из почти фрактальных цепочек с размером пор чуть менее 100 нм. Средний размер и плотность пор можно контролировать в процессе производства.

Материал аэрогеля может содержать от 50% до 99,98% воздуха по объему, но на практике большинство аэрогелей имеют пористость где-то между 90 и 99,8%. [10] Аэрогели имеют пористую твердую сеть, содержащую воздушные карманы, причем воздушные карманы занимают большую часть пространства внутри материала. [11]

Аэрогели являются хорошими теплоизоляторами, поскольку они практически сводят на нет два из трех способов теплопередачи – проводимость (они в основном состоят из изолирующего газа) и конвекцию (микроструктура предотвращает чистое движение газа). Они являются хорошими проводящими изоляторами, поскольку почти полностью состоят из газов, которые являются очень плохими проводниками тепла. (Кварцевый аэрогель является особенно хорошим изолятором, поскольку кремнезем также является плохим проводником тепла; с другой стороны, металлический или углеродный аэрогель будет менее эффективным.) Они являются хорошими ингибиторами конвекции , поскольку воздух не может циркулировать через решетку. Аэрогели являются плохими изоляторами излучения , поскольку через них проходит инфракрасное излучение (которое передает тепло).

Из-за своей гигроскопичности аэрогель кажется сухим и действует как сильный осушитель . Людям, работающим с аэрогелем в течение длительного времени, следует надевать перчатки, чтобы предотвратить появление сухих ломких пятен на коже.

Небольшой цвет, который он имеет, обусловлен рэлеевским рассеянием более коротких волн видимого света наноразмерной дендритной структурой. Из-за этого он кажется дымчато-голубым на темном фоне и желтоватым на ярком.

Аэрогели сами по себе гидрофильны , и если они поглощают влагу, они обычно претерпевают структурные изменения, такие как сжатие, и разрушаются, но деградацию можно предотвратить, сделав их гидрофобными посредством химической обработки. Аэрогели с гидрофобной внутренней частью менее подвержены деградации, чем аэрогели только с внешним гидрофобным слоем, особенно если трещина проникает в поверхность.

Структура

[ редактировать ]

Структура аэрогеля возникает в результате золь-гель -полимеризации , когда мономеры (простые молекулы) реагируют с другими мономерами с образованием золя или вещества, состоящего из связанных, сшитых макромолекул с отложениями жидкого раствора среди них. Когда материал критически нагревается, жидкость испаряется , а связанный, сшитый каркас макромолекулы остается. В результате полимеризации и критического нагрева создается материал, имеющий пористую прочную структуру, отнесенный к аэрогелю. [12] Вариации синтеза могут изменить площадь поверхности и размер пор аэрогеля. Чем меньше размер пор, тем более склонен аэрогель к разрушению. [13]

Пористость аэрогеля

[ редактировать ]

Существует несколько способов определения пористости аэрогеля: три основных метода — адсорбция газа , ртутная порометрия и метод рассеяния. При адсорбции газа азот при температуре кипения адсорбируется образцом аэрогеля. Адсорбируемый газ зависит от размера пор внутри образца и от парциального давления газа относительно его давления насыщения . Объем адсорбированного газа измеряется с использованием формулы Брунауэра, Эммита и Теллера ( БЭТ ), которая дает удельную площадь поверхности образца. При высоком парциальном давлении при адсорбции/десорбции уравнение Кельвина дает распределение пор образца по размерам. При ртутной порометрии ртуть вводится в пористую систему аэрогеля для определения размера пор, но этот метод крайне неэффективен, поскольку твердый каркас аэрогеля разрушается под действием высокой сжимающей силы. Метод рассеяния предполагает угловое отклонение излучения внутри образца аэрогеля. Образец может представлять собой твердые частицы или поры. Излучение проникает в материал и определяет фрактальную геометрию сети пор аэрогеля. Лучшими длинами волн излучения являются рентгеновские лучи и нейтроны. Аэрогель также представляет собой открытую пористую сеть: разница между открытой пористой сетью и закрытой пористой сетью заключается в том, что в открытой сети газы могут входить и выходить из вещества без каких-либо ограничений, в то время как закрытая пористая сеть удерживает газы внутри материала, заставляя его выходить из вещества. им оставаться в порах. [14] Высокая пористость и площадь поверхности аэрогелей кремнезема позволяют использовать их в различных приложениях для фильтрации окружающей среды.

Эффект Кнудсена

[ редактировать ]

Аэрогели могут иметь теплопроводность меньшую, чем теплопроводность содержащегося в них газа. [15] [16] Это вызвано эффектом Кнудсена — уменьшением теплопроводности газов, когда размер полости, охватывающей газ, становится сравнимым со средней длиной свободного пробега . По сути, полость ограничивает движение частиц газа, уменьшая теплопроводность и устраняя конвекцию. Например, теплопроводность воздуха составляет около 25 мВт·м. −1 ·К −1 при СТП и в большом контейнере, но снижается примерно до 5 мВт·м. −1 ·К −1 в поре диаметром 30 нанометров. [17]

Гидроизоляция

[ редактировать ]

Аэрогель содержит частицы диаметром 2–5 нм. После процесса создания аэрогеля он будет содержать большое количество гидроксильных групп на поверхности . Гидроксильные группы могут вызвать сильную реакцию при помещении аэрогеля в воду, вызывая его катастрофическое растворение в воде. аэрогель водонепроницаемым Один из способов сделать гидрофильный — пропитать его некоторой химической основой, которая заменит поверхностные гидроксильные группы (–OH) неполярными группами (–OR ) . Этот процесс наиболее эффективен, когда R представляет собой алифатическую группу. . [18]

Производство

[ редактировать ]
Сравнение стратегий изготовления аэрогеля, показывающих типичные переходы в аэрогель: (а) процесс сверхкритической сушки, при котором материалы-предшественники подвергаются гелеобразованию перед сверхкритической сушкой. (б) Стандартный метод лиофилизации, при котором водный раствор замораживается.
Типичная фазовая диаграмма чистых соединений. Показаны два метода перехода геля в аэрогель: переход твердое тело-газ (при лиофилизации) и переход из жидкости в газ при сверхкритической сушке.

Обзор

[ редактировать ]

Приготовление аэрогелей кремнезема обычно включает три отдельных этапа: [19] золь-гель переход (гелеобразование), [20] совершенство сети (старение) и [21] переход гель-аэрогель (сушка).

Гелеобразование

[ редактировать ]

Аэрогели кремнезема обычно синтезируют с использованием золь-гель-процесса. Первым этапом золь-гель процесса является создание коллоидной суспензии твердых частиц, известной как «золь». Прекурсорами являются жидкий спирт , такой как этанол, который смешивается с алкоксидом кремния , таким как тетраметоксисилан (TMOS), тетраэтоксисилан (TEOS) и полиэтоксидисилоксан (PEDS) (в более ранних работах использовались силикаты натрия). [22] Раствор диоксида кремния смешивают с катализатором и позволяют ему загустеть во время реакции гидролиза , в результате которой образуются частицы диоксида кремния. [23] В оксидной суспензии начинают происходить реакции конденсации , в результате которых образуются металлооксидные мостики (либо М – О – М, «оксо» мостики , либо М – ОН – М, « ол » мостики), связывающие дисперсные коллоидные частицы. [24] Эти реакции обычно имеют умеренно низкую скорость реакции, и в результате либо кислотные, либо основные катализаторы для повышения скорости обработки используются . Основные катализаторы имеют тенденцию производить более прозрачные аэрогели и минимизировать усадку в процессе сушки, а также укреплять их, предотвращая схлопывание пор во время сушки. [23]

Для некоторых материалов переход из коллоидной дисперсии в гель происходит без добавления сшивающих материалов. [25] В других случаях в дисперсию добавляют сшивающие материалы, чтобы способствовать сильному взаимодействию твердых частиц с образованием геля. [26] [27] Время гелеобразования сильно зависит от множества факторов, таких как химический состав раствора предшественника, концентрация материалов предшественника и добавок, температура обработки и pH. [26] [28] [29] [30] [31] Многие материалы могут потребовать дополнительного отверждения после гелеобразования (т.е. совершенствования сетки) для укрепления сетки аэрогеля. [26] [32] [33] [34] [35] [36]

Сушка

[ редактировать ]

После завершения гелеобразования жидкость, окружающая сетку кремнезема, осторожно удаляется и заменяется воздухом, сохраняя при этом аэрогель неповрежденным. Крайне важно, чтобы гель высушивался таким образом, чтобы минимизировать поверхностное натяжение внутри пор твердой сетки. Обычно это достигается посредством сверхкритической жидкостной экстракции с использованием сверхкритического диоксида углерода (scCO 2 ) или сушки вымораживанием. В этом разделе кратко описываются и сравниваются стратегии обработки сверхкритической сушки и сушки вымораживанием.

Гели, в которых жидкость испаряется с естественной скоростью, известны как ксерогели (т.е. не являются аэрогелями). Поскольку жидкость испаряется таким образом, сил, вызванных поверхностным натяжением жидкость-твердое тело, границ раздела достаточно, чтобы разрушить хрупкую сеть геля. В результате ксерогели не могут достичь высокой пористости и вместо этого достигают пика при более низкой пористости и демонстрируют большую усадку после высыхания. [37] Чтобы избежать разрушения волокон при медленном испарении растворителя и снизить поверхностное натяжение на границе раздела жидкость-твердое тело, аэрогели можно формировать методом лиофилизации (сушки вымораживанием). В зависимости от концентрации волокон и температуры замораживания материала будут зависеть такие свойства, как пористость конечного аэрогеля. [38]

В 1931 году для разработки первых аэрогелей Кистлер использовал процесс, известный как сверхкритическая сушка , который позволяет избежать прямого фазового перехода. [39] Повышая температуру и давление, он перевел жидкость в сверхкритическое жидкостное состояние, где, снизив давление, он мог мгновенно газифицировать и удалить жидкость внутри аэрогеля, избегая повреждения тонкой трехмерной сети. Хотя это можно сделать с помощью этанола , высокие температуры и давления приводят к опасным условиям обработки. Более безопасный метод с более низкой температурой и давлением предполагает замену растворителя. Обычно это делается путем замены исходной водной поровой жидкости на жидкость, смешивающуюся с CO 2 , такую ​​как этанол или ацетон , затем на жидкий диоксид углерода и затем доведение диоксида углерода до уровня выше критической точки . [40] Вариант этого процесса включает прямую инжекцию сверхкритического диоксида углерода в сосуд под давлением, содержащий аэрогель. В результате любого процесса исходная жидкость геля заменяется диоксидом углерода, не позволяя структуре геля разрушаться или терять объем. [23]

Сверхкритическая сушка

[ редактировать ]

Чтобы высушить гель, сохраняя при этом высокопористую сеть аэрогеля, в сверхкритической сушке используется переход жидкость-газ, который происходит за пределами критической точки вещества. Используя этот переход жидкость-газ, который позволяет избежать пересечения границы фаз жидкость-газ, устраняется поверхностное натяжение, которое могло бы возникнуть внутри пор из-за испарения жидкости, тем самым предотвращая схлопывание пор. [41] В результате нагревания и повышения давления жидкий растворитель достигает критической точки, после которой жидкая и газовая фазы становятся неразличимы. За этой точкой сверхкритическая жидкость превращается в газообразную фазу при изотермическом сбросе давления. Этот процесс приводит к фазовому переходу без пересечения границы фаз жидкость-газ. Доказано, что этот метод превосходно сохраняет высокопористую структуру твердой сетки без значительной усадки или растрескивания. В то время как сообщалось о других жидкостях для создания сверхкритически высушенных аэрогелей, scCO 2 является наиболее распространенным веществом с относительно мягкой сверхкритической точкой при 31 °C и 7,4 МПа. CO 2 также относительно нетоксичен, негорюч, инертен и экономически эффективен по сравнению с другими жидкостями, такими как метанол или этанол. [42] Будучи высокоэффективным методом производства аэрогелей, сверхкритическая сушка занимает несколько дней, требует специального оборудования и представляет значительную угрозу безопасности из-за работы под высоким давлением.

Сублимационная сушка

[ редактировать ]

Сушка вымораживанием, также известная как литье замораживанием или создание ледяных шаблонов, предлагает альтернативу сверхкритической сушке, требующей высоких температур и высокого давления. Кроме того, лиофилизация обеспечивает больший контроль над развитием твердой структуры, контролируя рост кристаллов льда во время замораживания. [43] [44] [45] [46] В этом методе коллоидная дисперсия предшественников аэрогеля замораживается, при этом жидкий компонент замораживается до различной морфологии в зависимости от множества факторов, таких как концентрация предшественника, тип жидкости, температура замораживания и контейнер для замораживания. [44] [45] [46] Когда эта жидкость замерзает, твердые молекулы-предшественники попадают в пространства между растущими кристаллами. После полного замерзания замороженная жидкость сублимируется в газ посредством лиофилизации, которая устраняет большую часть капиллярных сил, как это наблюдалось при сверхкритической сушке. [47] [48] Хотя аэрогели, полученные методом сублимационной сушки, обычно классифицируются как «криогель», они часто подвергаются некоторой усадке и растрескиванию, а также образуют неоднородную структуру аэрогеля. [41] Это часто приводит к тому, что лиофилизацию используют для создания порошков аэрогелей или в качестве основы для композитных аэрогелей. [49] [50] [51] [52] [53]

Приготовление бескремнеземных аэрогелей

[ редактировать ]

Резорцино - формальдегидный аэрогель (РФ-аэрогель) изготавливается аналогично производству кремнеземного аэрогеля. можно получить углеродный аэрогель Затем из этого резорцин-формальдегидного аэрогеля путем пиролиза в атмосфере инертного газа матрицу , оставив углеродную . [54] Полученный углеродный аэрогель можно использовать для производства твердых форм, порошков или композитной бумаги. [55] Добавки успешно улучшают определенные свойства аэрогеля для использования в конкретных целях. Аэрогелевые композиты изготавливаются с использованием различных непрерывных и прерывистых армирующих материалов . Волокна с высоким соотношением сторон, такие как стекловолокно, использовались для армирования аэрогелевых композитов со значительно улучшенными механическими свойствами.

Материалы

[ редактировать ]
массой 2,5 кг Кирпич поддерживается куском аэрогеля массой 2 г.

Кремнеземный аэрогель

[ редактировать ]

Аэрогели кремнезема являются наиболее распространенным типом аэрогелей и основным типом, который используется или изучается. [39] [56] Он основан на диоксиде кремния и может быть получен из силикагеля или модифицированным процессом Стобера . Прозвища включают замёрзший дым , [57] твердый дым , твердый воздух , сплошное облако и синий дым из-за его полупрозрачности и способа света рассеяния в материале. Самая низкая плотность кремнеземной нанопены весит 1000 г/м. 3 , [58] представляет собой вакуумированную версию рекорд-аэрогеля плотностью 1900 г/м. 3 . [59] Плотность воздуха 1200 г/м. 3 (при 20°С и 1 атм). [60]

Кремнезем затвердевает в трехмерные переплетенные кластеры, составляющие всего 3% объема. Поэтому проводимость через твердое тело очень низкая. Остальные 97% объема состоят из воздуха в чрезвычайно мелких нанопорах. Воздуху мало места для движения, что препятствует как конвекции, так и проводимости газовой фазы. [61]

Аэрогель кремнезема также имеет высокое оптическое пропускание ~ 99% и низкий показатель преломления ~ 1,05. [62] Он очень устойчив к входному лучу высокой мощности в режиме непрерывной волны и не проявляет никаких явлений кипения или плавления. [63] Это свойство позволяет изучать нелинейные волны высокой интенсивности при наличии беспорядка в режимах, обычно недоступных для жидких материалов, что делает его перспективным материалом для нелинейной оптики.

Этот аэрогель обладает замечательными теплоизоляционными свойствами, обладая чрезвычайно низкой теплопроводностью : от 0,03 Вт ·м. −1 · К −1 [64] при атмосферном давлении до 0,004 Вт·м −1 ·К −1 [58] в умеренном вакууме, что соответствует значениям R от 14 до 105 (обычное для США) или от 3,0 до 22,2 (метрическое) для толщины 3,5 дюйма (89 мм). Для сравнения, типичная изоляция стен составляет 13 (по стандарту США) или 2,7 (метрическая система) для той же толщины. Его температура плавления составляет 1473 К (1200 ° C; 2192 ° F). Также стоит отметить, что в литературе сообщалось о еще более низких значениях проводимости экспериментально изготовленных монолитных образцов, достигающих 0,009 Вт·м. −1 ·К −1 в 1 атм. [65]

До 2011 года кремнеземный аэрогель занимал 15 записей в Книге рекордов Гиннеса из последнего титула его вытеснил еще более легкий материал - аэрографит. по свойствам материала, включая лучший изолятор и твердое вещество с наименьшей плотностью, хотя в 2012 году [66] а затем аэрографен в 2013 году. [67] [68]

Углерод

[ редактировать ]

Углеродные аэрогели состоят из частиц размером в нанометровом диапазоне, ковалентно связанных друг с другом. Они имеют очень высокую пористость (более 50%, диаметр пор менее 100 нм) и площадь поверхности от 400 до 1000 мкм. 2 /г. Их часто изготавливают в виде композитной бумаги: нетканой бумаги из углеродных волокон , пропитанной резорцино - формальдегидным аэрогелем и пиролизованной . В зависимости от плотности углеродные аэрогели могут быть электропроводными, что делает бумагу из композитного аэрогеля полезной для изготовления электродов в конденсаторах или деионизационных электродов. Из-за чрезвычайно большой площади поверхности углеродные аэрогели используются для создания суперконденсаторов со значениями до тысяч фарад , исходя из плотности емкости 104 Ф/г и 77 Ф/см. 3 . Углеродные аэрогели также чрезвычайно «черны» в инфракрасном спектре, отражая лишь 0,3% излучения в диапазоне от 250 нм до 14,3 мкм, что делает их эффективными для коллекторов солнечной энергии .

Термин «аэогель» для описания воздушных масс углеродных нанотрубок, полученных с помощью определенных методов химического осаждения из паровой фазы , неверен. Из таких материалов можно формовать волокна с прочностью, превышающей кевлар , и уникальными электрическими свойствами. Однако эти материалы не являются аэрогелями, так как не имеют монолитной внутренней структуры и не имеют регулярной пористой структуры, характерной для аэрогелей.

Оксид металла

[ редактировать ]

Аэрогели оксидов металлов используются в качестве катализаторов в различных химических реакциях/превращениях или в качестве прекурсоров для других материалов.

Аэрогели, изготовленные из оксида алюминия, известны как аэрогели оксида алюминия. Эти аэрогели используются в качестве катализаторов, особенно когда они «допированы» металлом, отличным от алюминия. Никель -глиноземный аэрогель является наиболее распространенной комбинацией. также рассматривает аэрогели оксида алюминия НАСА для улавливания сверхскоростных частиц; состав, допированный гадолинием и тербием, может флуоресцировать в месте удара частицы, причем количество флуоресценции зависит от энергии удара.

Одним из наиболее заметных различий между аэрогелями кремнезема и аэрогелями оксидов металлов является то, что аэрогели оксидов металлов часто имеют различную окраску. [69]

Аэрогель Цвет
Кремнезем , оксид алюминия , титан , цирконий Прозрачный с рэлеевским рассеянием синего или белого цвета.
Оксид железа Ржаво-красный или желтый, непрозрачный
Хромия Темно-зеленый или темно-синий, непрозрачный
Ванадия Оливково-зеленый, непрозрачный
Оксид неодима Фиолетовый, прозрачный
Самария Желтый, прозрачный
Холмия , заяц Розовый, прозрачный

Другой

[ редактировать ]

Органические полимеры можно использовать для создания аэрогелей. SEAgel изготовлен из агара . Пленка AeroZero изготовлена ​​из полиимида . Растительная целлюлоза может быть использована для создания гибкого аэрогеля. [70]

GraPhage13 — первый аэрогель на основе графена, собранный с использованием оксида графена и бактериофага M13 . [71]

Халькогель — это аэрогель, состоящий из халькогенов (столбец элементов таблицы Менделеева, начинающийся с кислорода), таких как сера, селен и другие элементы. [72] При его создании использовались металлы, менее дорогие, чем платина.

Аэрогели, изготовленные из селенида кадмия квантовых точек в пористой трехмерной сети, были разработаны для использования в полупроводниковой промышленности. [73]

Характеристики аэрогеля могут быть улучшены для конкретного применения за счет добавления легирующих добавок , армирующих структур и гибридизующих соединений. Например, Spaceloft — это композит аэрогеля с каким-то волокнистым ватином. [74]

Приложения

[ редактировать ]
  • Пылесборник «Звездная пыль» с блоками аэрогеля. (НАСА)
    Пылесборник « Звездная пыль» с блоками аэрогеля. (НАСА)
  • Космическая пыль, попавшая в блоки аэрогеля из «Звездной пыли». (НАСА)
    Космическая пыль, попавшая в блоки аэрогеля из «Звездной пыли». (НАСА)
  • Поглощение нефти аэрогелем.[75] (Научные отчеты)
    Поглощение масла аэрогелем. [75] ( Научные отчеты )
  • Аэрогель, удерживаемый волосами.[75] (Научные отчеты)
    Аэрогель, удерживаемый волосами. [75] ( Научные отчеты )
  • Аэрогель с мелками и горящим пламенем под ним, что демонстрирует его превосходную изоляцию от тепла. (НАСА)
    Аэрогель с мелками и горящим пламенем под ним, что демонстрирует его превосходную изоляцию от тепла. (НАСА)

Аэрогели используются для различных целей:

  • Теплоизоляция ; Благодаря изоляционным плитам из аэрогеля, армированного волокном, толщина изоляции может быть уменьшена примерно на 50% по сравнению с обычными материалами. Это делает плиты из кремнеземного аэрогеля хорошо подходящими для модернизации исторических зданий. [76] или для применения в густонаселенных городских районах. [77] добавляли аэрогель в гранулированной форме в мансардные окна В качестве других примеров для этой цели House Технологического института Джорджии в 2007 году . В проекте Solar Decathlon в качестве изолятора полупрозрачной крыши использовался аэрогель. [78]
  • Химический адсорбер для очистки разливов. [79] Для фильтрации можно использовать кремнеземные аэрогели; Они имеют большую площадь поверхности, пористость и ультрагидрофобны . Их можно использовать для удаления тяжелых металлов. Это может быть применено к очистке сточных вод . [80]
  • В качестве поверхности радиационного охлаждения в дневное время , которая разработана с учетом эффективности солнечного излучения и теплового излучения . Аэрогели могут быть дешевле и оказывать меньшее негативное воздействие на окружающую среду, чем другие материалы. [81] [82]
  • Катализатор . или носитель катализатора [62] [83] [6]
  • Аэрогели кремнезема можно использовать в устройствах визуализации, оптике и световодах. [62]
  • Загустители в некоторых красках и косметике . [84] [62] [85]
  • В качестве компонентов поглотителей энергии. [86]
  • США Лазерные мишени для Национальной установки зажигания (NIF). [87]
  • Материал, используемый в согласующих устройствах для преобразователей, динамиков и дальномеров. [88]
  • Согласно журналу Hindawi 's Journal of Nanomaterials , аэрогели используются для изготовления более гибких материалов, таких как одежда и одеяла: «Коммерческое производство аэрогелевых «одеял» началось примерно в 2000 году, когда аэрогель сочетался с кремнеземным аэрогелем и волокнистым армированием, которое превращало хрупкий аэрогель в прочный материал. Гибкий материал. Механические и термические свойства продукта могут варьироваться в зависимости от выбора армирующих волокон, матрицы аэрогеля и добавок, придающих матовость, входящих в состав композита». [62]
  • Кремнеземный аэрогель использовался для улавливания космической пыли , также известной как космическая пыль. [89] [90] НАСА использовало аэрогель для улавливания частиц космической пыли на борту космического корабля Stardust . [91] Эти аэрогелевые пылесборники имеют очень малую массу. [92] Частицы испаряются при столкновении с твердыми телами и проходят через газы, но могут задерживаться в аэрогелях. НАСА также использовало аэрогель для теплоизоляции марсоходов . [93] [94] [62]
  • ВМС США оценили использование аэрогелей в нижнем белье как пассивную тепловую защиту для дайверов. [95] [62] Точно так же аэрогели использовались НАСА для изоляции скафандров . [96] [62]
  • В физике элементарных частиц в качестве излучателей в детекторах эффекта Черенкова , таких как система ACC детектора Belle, используемая в эксперименте Belle в КЕКБ . [97] Пригодность аэрогелей определяется их низким показателем преломления , заполняющим зазор между газами и жидкостями, а также их прозрачностью и твердым состоянием, что делает их более простыми в использовании, чем криогенные жидкости или сжатые газы. [98]
  • Резорцино - формальдегидные аэрогели (полимеры, химически подобные фенолоформальдегидным смолам ) используются в качестве прекурсоров для производства углеродных аэрогелей или когда требуется органический изолятор с большой поверхностью. [99]
  • металл-аэрогель, В нанокомпозитах приготовленных путем пропитки гидрогеля раствором, содержащим ионы переходного металла , и облучения результата гамма-лучами , выделяются наночастицы металла. Такие композиты можно использовать в качестве катализаторов, датчиков, электромагнитной защиты , а также при утилизации отходов. Перспективное применение платино-углеродных катализаторов – в топливных элементах . [100]
  • В качестве системы доставки лекарственных средств благодаря своей биосовместимости . Благодаря большой площади поверхности и пористой структуре лекарства могут адсорбироваться из сверхкритического CO.
    2     . Скорость высвобождения лекарств можно регулировать, варьируя свойства аэрогеля. [101]
  • Углеродные аэрогели используются при создании небольших электрохимических двухслойных суперконденсаторов . Из-за большой площади поверхности аэрогеля эти конденсаторы могут иметь размер от 1/2000 до 1/5000 размера электролитических конденсаторов аналогичного номинала. [102] По данным журнала Hindawi's Journal of Nanomaterials, «Суперконденсаторы Aerogel могут иметь очень низкий импеданс по сравнению с обычными суперконденсаторами и могут поглощать или производить очень высокие пиковые токи. В настоящее время такие конденсаторы чувствительны к полярности , и их необходимо подключать последовательно, если рабочее напряжение напряжение более 2,75 В ». необходимо [62]
  • Dunlop Sport использует аэрогель в некоторых своих ракетках для таких видов спорта, как теннис. [103]
  • При очистке воды халькогели показали многообещающую способность поглощать из воды загрязняющие тяжелые металлы ртуть, свинец и кадмий. [104] Аэрогели можно использовать для отделения нефти от воды, что, например, можно использовать для ликвидации разливов нефти . [105] [80] [75] Аэрогели можно использовать для дезинфекции воды, убивая бактерии. [106] [107]
  • Аэрогель может внести беспорядок в сверхтекучий гелий-3 . [108]
  • В борьбе с обледенением самолетов новое предложение использует аэрогель из углеродных нанотрубок . Тонкая нить скручивается на намоточной машине для создания пленки толщиной 10 микрон. Количество материала, необходимого для покрытия крыльев гигантского реактивного самолета, весит 80 граммов (2,8 унции). Нагреватели аэрогеля можно оставлять включенными постоянно на низкой мощности, чтобы предотвратить образование льда. [109]
  • Теплоизоляция трансмиссионного тоннеля Шевроле Корвет (С7) . [110]
  • CamelBak использует аэрогель в качестве изоляции в спортивной термобутылке. [111]
  • 45 North использует аэрогель в качестве изоляции ладоней в своих велосипедных перчатках Sturmfist 5. [112]
  • Аэрогели кремнезема можно использовать для звукоизоляции , например, на окнах или в строительных целях. [113] [114]
  • Высказано предположение, что аэрогелем может быть Fogbank — материал секретного состава, используемый в термоядерных боеголовках США. [115]
  • Аэрогели используются в инерционном термоядерном синтезе (ICF) и рентгеновских лазерных мишенях. [116] В ICF он используется в качестве мишенных материалов низкой плотности для создания пенопластовых мишеней, которые помогают моделировать условия, необходимые для термоядерного синтеза . Их структура с низкой плотностью позволяет точно контролировать термоядерное топливо, способствуя эффективному сжатию и нагреву энергией лазера. [117] [118]

Безопасность

[ редактировать ]

Аэрогели на основе кремнезема не известны как канцерогенные или токсичные. Однако они являются механическим раздражителем глаз, кожи, дыхательных путей и пищеварительной системы. Они также могут вызывать сухость кожи, глаз и слизистых оболочек. [119] Поэтому рекомендуется надевать защитное снаряжение, в том числе средства защиты органов дыхания, перчатки и очки, при каждом обращении или обработке чистых аэрогелей, особенно когда может возникнуть пыль или мелкие фрагменты. [120]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]

В эту статью включен текст Элизабет Барриос, Дэвида Фокса, Юэнь Йи Ли Сип, Ругинна Катараты, Джин Э. Кальдерон, Нилаб Азим, Саджиа Африн, Зеян Чжан и Лэй Чжай, доступный по лицензии CC BY 4.0 .

  1. ^ «аэрогель» . Золотая книга (3-е изд.). ИЮПАК. 2019 [2014]. дои : 10.1351/goldbook.A00173 . ISBN  978-0-9678550-9-7 . Архивировано из оригинала 30 ноября 2012 года . Проверено 1 апреля 2024 г.
  2. ^ Алеман, СП; Чедвик, А.В.; Он, Дж.; Хесс, М.; Хори, К.; Джонс, Р.Г.; Краточвил, П.; Мейзель, И.; Мита, И.; Моад, Г.; Пенчек, С.; Степто, РФТ (2007). «Определения терминов, касающихся структуры и обработки золей, гелей, сетей и неорганических-органических гибридных материалов (Рекомендации ИЮПАК 2007 г.)» . Чистая и прикладная химия . 79 (10): 1801–1829. дои : 10.1351/pac200779101801 .
  3. ^ «Книга рекордов Гиннесса назвала аэрогель Лаборатории реактивного движения самым легким твердым телом в мире» . НАСА . Лаборатория реактивного движения. 7 мая 2002 года. Архивировано из оригинала 25 мая 2009 года . Проверено 25 мая 2009 г.
  4. ^ Эгертер, Массачусетс; Левентис, Н.; Кобель, ММ, ред. (2011). Справочник по аэрогелям . Издательство Спрингер. дои : 10.1007/978-1-4419-7589-8 . ISBN  978-1-4419-7477-8 .
  5. ^ Пекала, RW (1989). «Органические аэрогели поликонденсации резорцина с формальдегидом». Журнал материаловедения . 24 (9): 3221–3227. Бибкод : 1989JMatS..24.3221P . дои : 10.1007/BF01139044 . ISSN   0022-2461 . S2CID   91183262 .
  6. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Пайонк, генеральный менеджер (16 мая 1991 г.). «Аэрогелевые катализаторы» . Прикладной катализ . 72 (2): 217–266. дои : 10.1016/0166-9834(91)85054-Y . ISSN   0166-9834 .
  7. ^ Бэррон, Рэндалл Ф.; Неллис, Грегори Ф. (2016). Криогенный теплообмен (2-е изд.). ЦРК Пресс . п. 41. ИСБН  9781482227451 . Архивировано из оригинала 22 ноября 2017 года.
  8. ^ Кистлер, СС (1931). «Связные расширенные аэрогели и желе» . Природа . 127 (3211): 741. Бибкод : 1931Natur.127..741K . дои : 10.1038/127741a0 . S2CID   4077344 .
  9. ^ Кистлер, СС (1932). «Когерентные расширенные аэрогели». Журнал физической химии . 36 (1): 52–64. дои : 10.1021/j150331a003 .
  10. ^ «Что такое аэрогель?» . Аэрогель.org . Проверено 22 января 2023 г.
  11. ^ «Что такое аэрогель? Теория, свойства и приложения» . azom.com. 12 декабря 2013 года. Архивировано из оригинала 9 декабря 2014 года . Проверено 5 декабря 2014 г.
  12. ^ Структура аэрогеля. Архивировано 25 декабря 2014 года в Wayback Machine . Str.llnl.gov. Проверено 31 июля 2016 г.
  13. ^ «Силикатный аэрогель» . Аэрогель.org . Архивировано из оригинала 4 апреля 2016 года.
  14. ^ Пористая структура кремнеземных аэрогелей. Архивировано 1 декабря 2014 г. в Wayback Machine . Energy.lbl.gov. Проверено 31 июля 2016 г.
  15. ^ Чжан, Ху; Чжан, Чао; Цзи, Вэньтао; Ван, Сиань; Ли, Юэмин; Тао, Вэньцюань (30 августа 2018 г.). «Экспериментальная характеристика теплопроводности и микроструктуры композита глушитель-волокно-аэрогель» . Молекулы . 23 (9): 2198. doi : 10.3390/molecules23092198 . ISSN   1420-3049 . ПМК   6225116 . ПМИД   30200271 .
  16. ^ Кэпс, Р.; Фрике, Дж. (2004), Эгертер, Мишель А.; Менниг, Мартин (ред.), «Аэрогели для теплоизоляции» , Sol-Gel Technologies для производителей и пользователей стекла , Бостон, Массачусетс: Springer US, стр. 349–353, номер документа : 10.1007/978-0-387-88953- 5_46 , ISBN  978-0-387-88953-5 , получено 29 марта 2021 г.
  17. ^ Берге, Аксель и Йоханссон, Пер (2012). Обзор литературы по высокоэффективной теплоизоляции. Архивировано 21 ноября 2014 года в Wayback Machine . Кафедра гражданской и экологической инженерии, Технологический университет Чалмерса, Швеция
  18. ^ Химия поверхности кремнеземных аэрогелей. Архивировано 1 декабря 2014 года в Wayback Machine . Energy.lbl.gov. Проверено 31 июля 2016 г.
  19. ^ Араби, С.; Цю, А.; Ван, Р.; Чжао, З.; Ван, Швейцария; Ма, Дж. Аэрогели на основе углеродных наноматериалов. Дж. Матер. наук. 2016, 51, 9157–9189.
  20. ^ Пьер, AC История аэрогелей. В справочнике по аэрогелям. Достижения в области золь-гель-материалов и технологий; Эгертер М., Левентис Н., Кебель М., ред.; Спрингер: Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 2011 г.; стр. 3–18.
  21. ^ Чжан, М.; Фанг, С.; Захидов А.А.; Ли, С.Б.; Алиев, А.Е.; Уильямс, CD; Аткинсон, КР; Боуман, Р.Х. Прочные, прозрачные, многофункциональные листы углеродных нанотрубок. Наука 2005, 209, 1215–1220.
  22. ^ Дорче, Сулеймани; Аббаси, М. (2008). «Кварцевый аэрогель; синтез, свойства и характеристика». Журнал технологии обработки материалов . 199 (1–3): 10–26. дои : 10.1016/j.jmatprotec.2007.10.060 .
  23. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с «Изготовление кремнеземных аэрогелей» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. Архивировано из оригинала 14 мая 2009 года . Проверено 28 мая 2009 г.
  24. ^ Пьер, AC; Пайонк, генеральный менеджер (2002). «Химия аэрогелей и их применение». Химические обзоры . 102 (11): 4243–4265. дои : 10.1021/cr0101306 . ПМИД   12428989 .
  25. ^ Хюсинг, Н.; Шуберт, У. Аэрогели — воздушные материалы: химия, структура и свойства. Энджью. хим. Межд. Эд. 1998, 37, 22–45.
  26. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Кападона, Луизиана; Мидор, МАБ; Алунни, А.; Фабрицио, EF; Вассиларас, П.; Левентис, Н. Гибкие аэрогели из сшитого кремнезема с полимером низкой плотности. Полимер 2006, 47, 5754–5761.
  27. ^ Левентис, Н.; Лу, Х. Аэрогели, сшитые полимерами. В справочнике по аэрогелям. Достижения в области золь-гель-материалов и технологий; Эгертер М., Левентис Н., Кебель М., ред.; Спрингер: Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 2011 г.; стр. 251–285.
  28. ^ Хенч, LL; Уэст, Дж.К. Золь-гель-процесс. хим. Ред. 1990, 90, 33–72.
  29. ^ Мулик, С.; Сотириу-Левентис, К.; Левентис, Н. Экономичный кислотно-катализируемый синтез резорцин-формальдегидных аэрогелей. хим. Матер. 2007, 19, 6138–6144.
  30. ^ Чжан, Дж.; Цао, Ю.; Фэн, Дж.; Ву, П. Гелеобразование целлюлозы, вызванное листами оксида графена, и улучшение механических свойств композитных аэрогелей. Дж. Физ. хим. С 2012, 116, 8063–8068.
  31. ^ Хдач, Х.; Войнье, Т.; Фалиппу, Дж.; Шерер, Г.В. Влияние старения и pH на модуль аэрогелей. Дж. Некристаллический. Solids 1990, 121, 202–205.
  32. ^ Эйнарсруд, М.; Нильсен, Э.; Ригаччи, А.; Пайонк, генеральный менеджер; Буатье, С. Укрепление силикагелей и аэрогелей в результате процессов промывания и старения. Дж. Некристаллический. Solids 2001, 285, 1–7.
  33. ^ Сулеймани Дорче, А.; Аббаси, М.Х. Кремнеземный аэрогель; синтез, свойства и характеристика. Дж. Матер. Процесс. Технол. 2008, 199, 10–26.
  34. ^ Харейд, С.; Андерсон, Дж.; Эйнарсруд, Массачусетс; Хуа, Д.В.; Смит, Д.М. Термическое и временное старение предшественников аэрогеля на основе ТМОС в воде. Дж. Некристаллический. Solids 1995, 185, 221–226.
  35. ^ Омранпур, Х.; Мотахари, С. Влияние условий обработки на аэрогель кремнезема во время старения: роль растворителя, времени и температуры. Дж. Некристаллический. Solids 2013, 379, 7–11.
  36. ^ Ченг, К.-П.; Якобуччи, П.А. Аэрогели неорганических оксидов и их получение. Патент США 4717708, 5 января 1988 г.
  37. ^ Фрике, Йохен; Эммерлинг, Андреас (1992). «Аэрогели». Журнал Американского керамического общества . 75 (8): 2027–2036. дои : 10.1111/j.1151-2916.1992.tb04461.x .
  38. ^ Чжан, Сюэсия; Ю, Ян; Цзян, Цзэхуэй; Ван, Ханькунь (1 декабря 2015 г.). «Влияние скорости замораживания и концентрации гидрогеля на микроструктуру и характеристики сжатия целлюлозного аэрогеля на основе бамбука» . Журнал науки о дереве . 61 (6): 595–601. Бибкод : 2015JWSci..61..595Z . дои : 10.1007/s10086-015-1514-7 . ISSN   1611-4663 . S2CID   18169604 .
  39. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Нгуен, Хонг К.Д.; Хоанг, Фуонг Т.; Динь, Нго Т.; Нгуен, Хонг К.Д.; Хоанг, Фуонг Т.; Динь, Нго Т. (август 2018 г.). «Синтез наночастиц модифицированного кремнеземного аэрогеля для ликвидации разливов вьетнамской сырой нефти на воде» . Журнал Бразильского химического общества . 29 (8): 1714–1720. дои : 10.21577/0103-5053.20180046 . ISSN   0103-5053 .
  40. ^ Тевари, Парам Х.; Хант, Арлон Дж.; Лоффтус, Кевин Д. (1 июля 1985 г.). «Сверхкритическая сушка прозрачных кремнеземных аэрогелей при температуре окружающей среды» . Материалы писем . 3 (9): 363–367. Бибкод : 1985MatL....3..363T . дои : 10.1016/0167-577X(85)90077-1 . ISSN   0167-577X .
  41. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Гурав, Дж.Л.; Юнг, ИК; Парк, ХХ; Канг, ES; Надарги, Д.Я. Кремнеземный аэрогель: Синтез и применение. Дж. Наноматер. 2010, 2010, 23.
  42. ^ Бекман, Э.Дж. Сверхкритический или околокритический CO2 в зеленом химическом синтезе и переработке. Дж. Суперкрит. Жидкости 2004, 28, 121–191.
  43. ^ Джин, Х.; Нисияма, Ю.; Вада, М.; Куга, С. Нанофибриллярные целлюлозные аэрогели. Коллоиды Поверхности. Физико-хим. англ. Асп. 2004, 240, 63–67.
  44. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Хименес-Салисес, К.; Сентье, Б.; Катала, Б.; Гроэнс, Ю. Влияние параметров лиофилизации на микроструктуру и теплоизоляционные свойства нанофибриллированных целлюлозных аэрогелей. J. Sol-Gel Sci. Технол. 2017, 84, 475–485.
  45. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ван, К.; Чен, X.; Ван, Б.; Хуанг, М.; Ван, Б.; Цзян, Ю.; Руофф, Р.С. Литье замораживанием позволяет получить аэрогель оксида графена с радиальной и центросимметричной структурой. АСУ Нано 2018, 12, 5816–5825.
  46. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Симон-Эрреро, К.; Каминеро-Уэртас, С.; Ромеро, А.; Вальверде, JL; Санчес-Сильва, Л. Влияние условий лиофилизации на свойства аэрогеля. Дж. Матер. наук. 2016, 51, 8977–8985.
  47. ^ Девиль, С. Создание ледяных шаблонов, замораживание: помимо обработки материалов. Дж. Матер. Рез. 2013, 28, 2202–2219.
  48. ^ Девиль, С. Приманка ледяных шаблонов: последние тенденции и возможности для пористых материалов. Скр. Матер. 2018, 147, 119–124.
  49. ^ Шен, К.; Кальдерон, Дж. Э.; Барриос, Э.; Солиман, М.; Хатер, А.; Джейаранджан, А.; Тетард, Л.; Гордон, А.; Сил, С.; Чжай, Л. Анизотропная электропроводность в керамике на основе полимеров, индуцированная графеновыми аэрогелями. Дж. Матер. хим. С 2017, 5, 11708–11716.
  50. ^ Али, И.; Чен, Л.; Хуанг, Ю.; Песня, Л.; Лу, Х.; Лю, Б.; Чжан, Л.; Чжан, Дж.; Хоу, Л.; Чен, Т. Чувствительный к влажности золотой аэрогель для мониторинга дыхания человека в реальном времени. Ленгмюр 2018, 34, 4908–4913.
  51. ^ Конг, Л.; Ли, Х.; Ма, Л.; Пэн, З.; Ян, К.; Хан, П.; Ван, Г.; Ли, Х.; Сонг, В.; Сонг, Г. Высокоэффективные композиты аэрогель-полистирол на основе оксида графена и углеродных нанотрубок: получение и механические свойства. Матер. Летт. 2018, 214, 190–193.
  52. ^ Цао, Н.; Лю, К.; Ли, Дж.; Ван, Ю.; Ян, Б.; Шунериц, С.; Бухерруб, Р. Простой синтез композитного аэрогеля фторированного полидофамина/хитозана/оксида графена для эффективного разделения масла и воды. хим. англ. Дж. 2017, 326, 17–28.
  53. ^ Цзя, Дж.; Ван, К. Простая реструктуризация трехмерных аэрогелей с высоким водопоглощением из нановолокон метоксиполиэтиленгликоль-поликапролактон (мПЭГ-ПКЛ). Матер. наук. англ. С 2019, 94, 965–975.
  54. ^ Ган, Ён Икс; Ган, Джереми Б. (июнь 2020 г.). «Достижения в производстве композитных аэрогелей на основе углеродных нановолокон» . Журнал науки о композитах . 4 (2): 73. дои : 10.3390/jcs4020073 .
  55. ^ «Углеродный аэрогель — обзор | Темы ScienceDirect» . НаукаДирект . Проверено 29 марта 2021 г.
  56. ^ «Аэрогели: тоньше, легче, прочнее» . НАСА . 15 апреля 2015 года . Проверено 29 марта 2021 г.
  57. ^ Тахер, Абул (19 августа 2007 г.). «Ученые приветствуют «замороженный дым» как материал, который изменит мир» . Таймс онлайн . Лондон. Архивировано из оригинала 12 сентября 2007 года . Проверено 22 августа 2007 г.
  58. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Условия использования аэрогелей . LLNL.gov
  59. ^ «Аэрогель лаборатории устанавливает мировой рекорд» . Обзор науки и технологий LLNL. Октябрь 2003 г. Архивировано из оригинала 9 октября 2006 г.
  60. ↑ Грум, Делавэр. Сокращенное из материала «Атомные ядерные свойства». Архивировано 27 февраля 2008 г. в Wayback Machine . Группа данных о частицах: 2007.
  61. ^ «Об аэрогеле» . Аспен Аэрогели . ASPEN AEROGELS, INC. Архивировано из оригинала 26 мая 2014 года . Проверено 12 марта 2014 г.
  62. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час я Гурав, Джиоти Л.; Юнг, Ин-Геун; Пак, Хён Хо; Канг, Ыл Сон; Надарги, Дигамбар Ю. (11 августа 2010 г.). «Силикатный аэрогель: синтез и применение» . Журнал наноматериалов . 2010 : 1–11. дои : 10.1155/2010/409310 .
  63. ^ Джентилини, С.; Гаджери, Ф.; Гофраниха, Н.; Фалько, А. Ди; Конти, К. (27 января 2014 г.). «Оптические ударные волны в кремнеземном аэрогеле» . Оптика Экспресс . 22 (2): 1667–1672. Бибкод : 2014OExpr..22.1667G . дои : 10.1364/OE.22.001667 . hdl : 10023/4490 . ISSN   1094-4087 . ПМИД   24515173 .
  64. ^ «Теплопроводность» в Лиде, Д.Р., изд. (2005). Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN  0-8493-0486-5 . Раздел 12, с. 227
  65. ^ Коэн, Э.; Гликсман, Л. (1 августа 2015 г.). «Термические свойства формулы кремнеземного аэрогеля». Журнал теплопередачи . 137 (8). ASME International: 081601. doi : 10.1115/1.4028901 . hdl : 1721.1/106629 . S2CID   55430528 .
  66. ^ Мекленбург, Матиас (июль 2012 г.). «Аэрографит: сверхлегкий, гибкий наностенный материал из углеродных микротрубок с выдающимися механическими характеристиками». Продвинутые материалы . 24 (26): 3486–90. Бибкод : 2012AdM....24.3486M . дои : 10.1002/adma.201200491 . ПМИД   22688858 . S2CID   2787227 .
  67. ↑ Уитвам, Райан (26 марта 2013 г.). Графеновый аэрогель — самый легкий материал в мире. Архивировано 27 марта 2013 года в Wayback Machine . gizmag.com
  68. ^ Квик, Даррен (24 марта 2013 г.). Графеновый аэрогель завоевал титул самого легкого материала в мире. Архивировано 25 марта 2013 года в Wayback Machine . gizmag.com
  69. ^ «Металлооксидные аэрогели» . Аэрогель.org. Архивировано из оригинала 12 августа 2013 года . Проверено 12 июня 2013 г.
  70. ^ Кобаяши, Юрий; Сайто, Цугуюки; Исогай, Акира (2014). «Аэрогели с трехмерно упорядоченными нановолоконными скелетами жидкокристаллических производных наноцеллюлозы как прочные и прозрачные изоляторы». Angewandte Chemie, международное издание . 53 (39): 10394–7. дои : 10.1002/anie.201405123 . ПМИД   24985785 .
  71. ^ Пассаретти, П. и др. (2019). «Многофункциональные пористые трехмерные микронанокомпозиты на основе оксида графена и бактериофагов». Наномасштаб 11(28): 13318-13329. https://doi.org/10.1039/C9NR03670A
  72. ^ Бьелло, Дэвид Фильтр тяжелых металлов, сделанный в основном из воздуха. Архивировано 26 февраля 2015 г. в Wayback Machine Scientific American , 26 июля 2007 г. Проверено 5 августа 2007 г.
  73. ^ Ю, Х; Беллер, Р.; Каннан, РМ; Брок, С.Л. (2008). «Инженерная прочность, пористость и интенсивность излучения наноструктурированных сетей CdSe путем изменения формы строительного блока». Журнал Американского химического общества . 130 (15): 5054–5055. дои : 10.1021/ja801212e . ПМИД   18335987 .
  74. ^ «Прочные и гибкие аэрогели» . Аэрогель.org . Архивировано из оригинала 11 октября 2014 года . Проверено 17 июля 2014 г.
  75. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Сун, Янси; Ли, Бин; Ян, Сивэй; Дин, Гуцяо; Чжан, Чанжуй; Се, Сяомин (15 мая 2015 г.). «Сверхлегкие аэрогели нитрида бора, полученные методом химического осаждения из паровой фазы с помощью темплата» . Научные отчеты . 5 (1): 10337. Бибкод : 2015НатСР...510337С . дои : 10.1038/srep10337 . ISSN   2045-2322 . ПМЦ   4432566 . ПМИД   25976019 .
  76. ^ Ганобьяк, Михал; Бруннер, Сэмюэл; Вернери, Яннис (2020). «Аэрогелевые материалы для исторических зданий: материалы, свойства и практические примеры» . Журнал культурного наследия . 42 (март – апрель): 81–98. дои : 10.1016/j.culher.2019.09.007 . S2CID   209375441 .
  77. ^ Вернери, Яннис; Мансебо, Франциско; Малфейт, Вим; О'Коннор, Майкл; Йелле, Бьорн Петтер (2021). «Экономика тепловой суперизоляции зданий» . Энергетика и здания . 253 (декабрь 2021 г.): 111506. Бибкод : 2021EneBu.25311506W . дои : 10.1016/j.enbuild.2021.111506 . HDL : 11250/2789460 . S2CID   239117650 .
  78. ^ Солнечный декатон 2007 . GATech.edu
  79. ^ Ван, Лян; Инь, Чжифан, 2019 Гохуа Ган, Гоцян; Ли, Синьюн ; ( . ) ): 3126–3141. doi : 10.1002/ejic.201801512 . ISSN   1099-0682 . S2CID   191132567 .
  80. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ши, Минцзя; Тан, Кунго; Ян, Сюдун; Чжоу, Цзюньлин; Цзя, Фэй; Хан, Юйсян; Ли, Чжэньюй (2017). «Супергидрофобные кремнеземные аэрогели, армированные полиакрилонитрильными волокнами, для адсорбции нефти из воды и нефтяных смесей» . РСК Прогресс . 7 (7): 4039–4045. Бибкод : 2017RSCAd...7.4039S . дои : 10.1039/C6RA26831E .
  81. ^ Лю, Сяньху; Чжан, Минтао; Хоу, Янчжэ; Пан, Ямин; Лю, Чунтай; Шен, Чанъюй (сентябрь 2022 г.). «Иерархически супергидрофобный стереокомплексный аэрогель из полимолочной кислоты для дневного радиационного охлаждения» . Передовые функциональные материалы . 32 (46). дои : 10.1002/adfm.202207414 . S2CID   252076428 – через Wiley.
  82. ^ Ли, Тао; Сунь, Хаоян; Ян, Мэн; Чжан, Чентао; Льв, Ша; Ли, Бин; Чен, Лунхао; Солнце, Дажи (2023). «Цельнокерамические, сжимаемые и масштабируемые нановолокнистые аэрогели для дневного радиационного охлаждения в дневное время» . Химико-технологический журнал . 452 : 139518. Бибкод : 2023ChEnJ.45239518L . doi : 10.1016/j.cej.2022.139518 . S2CID   252678873 – через Elsevier Science Direct.
  83. ^ Чхве, Джинсун; Со, Дон Джин (1 сентября 2007 г.). «Каталитическое применение аэрогелей» . Обзоры катализа в Азии . 11 (3): 123–133. дои : 10.1007/s10563-007-9024-2 . ISSN   1574-9266 . S2CID   97092432 .
  84. ^ Ложка, Марианна Инглиш (25 февраля 2014 г.). « Экологичная» технология аэрогеля имеет потенциал для очистки от нефти и химикатов» . Новости Университета Висконсина в Мэдисоне . Архивировано из оригинала 28 апреля 2015 года . Проверено 29 апреля 2015 г.
  85. ^ «Взять под контроль» . Косметический бизнес . 1 апреля 2006 г. Архивировано из оригинала 6 ноября 2020 г. . Проверено 29 марта 2021 г.
  86. ^ Чен, Хао; Сюй, Юаньмин; Тонг, Ян; Ху, Цзюньхао (15 марта 2019 г.). «Исследование наножидкостной системы поглощения энергии на основе высокопористых аэрогелевых наноматериалов» . Микропористые и мезопористые материалы . 277 : 217–228. Бибкод : 2019MicMM.277..217C . дои : 10.1016/j.micromeso.2018.09.032 . ISSN   1387-1811 . S2CID   105477931 .
  87. ^ Ремингтон, Брюс А.; Пак, Хе Сук; Кейси, Дэниел Т.; Кавалло, Роберт М.; Кларк, Дэниел С.; Хантингтон, Ченнинг М.; Куранц, Кэролайн С .; Майлз, Аарон Р.; Нагель, Сабрина Р.; Раман, Кумар С.; Смалюк, Владимир А. (10 сентября 2019 г.). «Нестабильности Рэлея-Тейлора в условиях высокой плотности энергии на Национальной установке зажигания» . Труды Национальной академии наук . 116 (37): 18233–18238. Бибкод : 2019PNAS..11618233R . дои : 10.1073/pnas.1717236115 . ISSN   0027-8424 . ПМЦ   6744876 . ПМИД   29946021 .
  88. ^ Грубеш, Лоуренс В. (1 апреля 1998 г.). «Аппликации аэрогеля» . Журнал некристаллических твердых тел . 225 (1): 335–342. Бибкод : 1998JNCS..225..335H . дои : 10.1016/S0022-3093(98)00135-5 .
  89. ^ Хюсинг, Никола; Шуберт, Ульрих (1998). «Аэрогели — воздушные материалы: химия, структура и свойства» . Angewandte Chemie, международное издание . 37 (1–2): 22–45. doi : 10.1002/(SICI)1521-3773(19980202)37:1/2<22::AID-ANIE22>3.0.CO;2-I . ISSN   1521-3773 . ПМИД   29710971 .
  90. ^ Цоу, Питер (2 июня 1995 г.). «Кварцевый аэрогель улавливает космическую пыль в целости и сохранности» . Журнал некристаллических твердых тел . Материалы Четвертого международного симпозиума по АЭРОГЕЛЯМ. 186 : 415–427. Бибкод : 1995JNCS..186..415T . дои : 10.1016/0022-3093(95)00065-8 . ISSN   0022-3093 .
  91. ^ «НАСА — улавливание кометной пыли аэрогелем» . НАСА . Проверено 29 марта 2021 г.
  92. ^ Цоу, Питер. «Кварцевый аэрогель удерживает космическую пыль в целости и сохранности» (PDF) . НАСА . Проверено 29 марта 2021 г.
  93. ^ Предотвращение утечки тепла через изоляцию под названием «аэрогель». Архивировано 13 октября 2007 г. в Wayback Machine , NASA CPL.
  94. ↑ Практическое использование космических материалов. Архивировано 30 сентября 2007 г. в Wayback Machine , Аэрокосмическая корпорация.
  95. ^ Нуколс, МЛ; Чао Дж.К.; Свергош М.Ю. (2005). «Пилотная оценка прототипа композитной одежды для дайвинга в холодной воде с использованием жидкостей и суперизоляционных аэрогелевых материалов» . Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США . НЕДУ-05-02. Архивировано из оригинала 20 августа 2008 года . Проверено 21 апреля 2008 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  96. ^ Тревино, Луис А.; Орндофф, Эвелин С.; Тан, Генри Х.; Гулд, Джордж Л.; Трифу, Роксана (15 июля 2002 г.). «Изоляция на основе аэрогеля для усовершенствованного скафандра» . Серия технических документов SAE . 1 . Уоррендейл, Пенсильвания: SAE International. дои : 10.4271/2002-01-2316 .
  97. ^ Ивата, С.; Адачи, И.; Хара, К.; Иидзима, Т.; Икеда, Х.; Какуно, Х.; Каваи, Х.; Кавасаки, Т.; Корпар, С.; Крижан, П.; Кумита, Т. (1 марта 2016 г.). «Характеристики идентификации частиц прототипа аэрогелевого счетчика RICH для эксперимента Belle II» . Успехи теоретической и экспериментальной физики . 2016 (33H01): 033H01. arXiv : 1603.02503 . дои : 10.1093/ptep/ptw005 . ISSN   2050-3911 .
  98. ^ Ван, Цзеюй; Пети, Дональд; Жэнь, Шэньцян (2020). «Прозрачные теплоизоляционные кремнеземные аэрогели» . Наномасштабные достижения . 2 (12): 5504–5515. Бибкод : 2020NanoA...2.5504W . дои : 10.1039/D0NA00655F . ПМЦ   9417477 . ПМИД   36133881 .
  99. ^ Мулик, Судхир; Сотириу-Левентис, Чариклия (2011), Эгертер, Мишель А.; Левентис, Николас; Кобель, Маттиас М. (ред.), «Резорцино-формальдегидные аэрогели» , Справочник по аэрогелям , Достижения в области материалов и технологий, полученных из золь-геля, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer, стр. 215–234, номер документа : 10.1007/978-1. -4419-7589-8_11 , ISBN  978-1-4419-7589-8 , получено 29 марта 2021 г.
  100. ^ Хуан, Лет, Мин; Ци, Жуйцзюань, Чунг-Ли; Ян, Чэньфэн, Чао; Ли, Фу-Мин; 2022). «Интегрированный платино-наноуглеродный электрокатализатор для эффективного восстановления кислорода» . Nat Commun . 13 (1). Bibcode Ся, Бао Ю ( : 2022NatCo..13.6703H . doi : 10.1038 /s41467-022-34444. -w ​ PMC   9640595 . ​  ​ ​
  101. ^ Смирнова И.; Суттируенгвонг С.; Арлт В. (2004). «Технико-экономическое обоснование гидрофильных и гидрофобных аэрогелей кремнезема в качестве систем доставки лекарств». Журнал некристаллических твердых тел . 350 : 54–60. Бибкод : 2004JNCS..350...54S . doi : 10.1016/j.jnoncrysol.2004.06.031 .
  102. ^ Южков, Марк (1 февраля 2002 г.). «Аэрогелевые конденсаторы поддерживают работу в импульсном режиме, в режиме удержания и в режиме основного питания» . Силовая электронная технология . Архивировано из оригинала 15 мая 2007 года.
  103. ^ «Dunlop расширяет линейку аэрогелей — теннисная индустрия» . Журнал теннисной индустрии . Июль 2007 года . Проверено 29 марта 2021 г.
  104. ^ Кармайкл, Мэри. Первый приз за «Странное»: странное вещество, такое как «замороженный дым», может очищать реки, запускать мобильные телефоны и питать космические корабли. Архивировано 17 августа 2007 г. в Wayback Machine Newsweek International, 13 августа 2007 г. Проверено 5 августа 2007 г.
  105. ^ Мазруи-Себдани, З.; Салимиан, С.; Ходдами, А.; Шамс-Гахфарохи, Ф. (1 августа 2019 г.). «Аэрогель на основе силиката натрия для поглощения нефти из воды: влияние поверхностной энергии на разделение нефти и воды» . Материалы Research Express . 6 (8): 085059. Бибкод : 2019MRE.....6х5059M . дои : 10.1088/2053-1591/ab1eed . ISSN   2053-1591 . S2CID   155307402 .
  106. ^ Ван, Фэй; Дай, Цзяньу; Хуан, Лицянь; Си, Ян; Ю, Цзянюн; Дин, Бин (28 июля 2020 г.). «Биомиметические и сверхэластичные кремнеземные нановолокнистые аэрогели с перезаряжаемой бактерицидной функцией для противообрастающей дезинфекции воды» . АСУ Нано . 14 (7): 8975–8984. дои : 10.1021/acsnano.0c03793 . ISSN   1936-0851 . ПМИД   32644778 . S2CID   220474580 .
  107. ^ Патель, Прачи (21 августа 2020 г.). «Аэрогель на основе люфы эффективно фильтрует микробы из воды» . Новости химии и техники . Проверено 29 марта 2021 г.
  108. ^ Гальперин, В.П. и Саулс, Дж.А. Гелий-три в аэрогеле . Arxiv.org (26 августа 2004 г.). Проверено 7 ноября 2011 г.
  109. ^ «Противообледенительные самолеты: Закопченное небо» . Экономист . 26 июля 2013 года. Архивировано из оригинала 30 декабря 2013 года . Проверено 11 декабря 2013 г.
  110. ^ Катакис, Маноли. (11 июля 2013 г.) Материал аэрогеля НАСА, присутствующий в 2014 г. Corvette Stingray. Архивировано 22 февраля 2014 г. в Wayback Machine . Управление ГМ. Проверено 31 июля 2016 г.
  111. ^ Бутылка Camelbak Podium с изоляцией со льдом - обзор. Архивировано 3 октября 2014 г. в Wayback Machine . Пинкбайк. Проверено 31 июля 2016 г.
  112. ^ Непревзойденные характеристики в холодную погоду. Архивировано 10 января 2016 года в Wayback Machine . 45НРТХ. Проверено 31 июля 2016 г.
  113. ^ «Силикатные аэрогели – обзор» . НаукаДирект . Проверено 29 марта 2021 г.
  114. ^ Мазруи-Себдани, Захра; Бегум, Хасина; Шенвальд, Стефан; Хорошенков Кирилл В.; Малфейт, Вим Дж. (15 июня 2021 г.). «Обзор материалов на основе кремнеземного аэрогеля для акустических применений» . Журнал некристаллических твердых тел . 562 : 120770. Бибкод : 2021JNCS..56220770M . doi : 10.1016/j.jnoncrysol.2021.120770 . ISSN   0022-3093 . S2CID   233562867 .
  115. ^ Последний, Джонатан В. (18 мая 2009 г.). «Туман войны: забываем то, что когда-то знали» . Еженедельный стандарт . Том. 14, нет. 33. Архивировано из оригинала 5 декабря 2018 года.
  116. ^ Тренто, Чин (20 мая 2024 г.). «10 самых прочных материалов, известных человечеству» . Стэнфордские продвинутые материалы . Проверено 22 июня 2024 г.
  117. ^ Волосы, ЛМ; Пеката, RW (1988). «Резорцин-формальдегидные аэрогели низкой плотности для мишеней прямого лазерного инерционного термоядерного синтеза» . Журнал вакуумной науки и технологий . 6 (4): 2559–2563. Бибкод : 1988JVSTA...6.2559H . дои : 10.1116/1.575547 . Проверено 22 июня 2024 г.
  118. ^ Браун; Том (2013). Разработка мишеней с аэрогелевым покрытием для экспериментов по термоядерному синтезу с инерционным удержанием (Диссертация). Министерство энергетики США. дои : 10.2172/1077169 . ОСТИ   1077169 . Проверено 22 июня 2024 г.
  119. ^ Таплиял, Пракаш К.; Сингх, Кирти (27 апреля 2014 г.). «Аэрогели как перспективные теплоизоляционные материалы: обзор» . Журнал материалов . 2014 : 1–10. дои : 10.1155/2014/127049 .
  120. ^ Паспорт безопасности Cryogel 5201, 10201. Архивировано 23 декабря 2010 г. в Wayback Machine . Аспен Аэрогели. 13 ноября 2007 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы по теме аэрогеля .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Aerogel&oldid=1231720658"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7dcef46bac9b2f73fd93cb8fcccc8824__1719697740
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/7d/24/7dcef46bac9b2f73fd93cb8fcccc8824.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Aerogel - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)