Aerogel super izolator
    Srijeda, 25 Veljača 2015 00:32

    Aerogel super izolator

    Aerogel je umjetna porozna krutina s najnižom poznatom gustoćom. Stvoren je iz istih materijala kao pijesak i staklo no ima izvanredna termoizolacijska svojstva koja se ne mogu usporediti ni sa čim drugim na planeti.

    Smrznuti dim je otkrio Amerikanac Samuel Stephens Kistler, davne 1931. godine, ali znanstvenici i industrijalci jednostavno nisu znali kako iskoristiti takav materijal. Aerogel se proizvodi na način da se iz tekućina – osnova za pravljenje gela – vadi sama tekućina uz pomoć procesa koji se naziva superkritično sušenje.

    Prvi oblici „sušenog dima" su stvoreni uz osnovice od aluminija, kroma i kositrenog oksida, a nakon decenija zaborava, točnije tijekom 80-tih godina XX. vijeka znanstvenici su stvorili aerogel na osnovi ugljika i silicija.

    Aerogel je odličan toplinski izolator jer se gotovo u cijelosti sastoji od plinova koji su slabi vodiči topline. Uobičajena gustoća „smrznutog dima" iznosi tek 0,3 – 3 g/dm³, dok je gustoća najmodernijeg aerogela tek 4% veća od gustoće zraka.

    Zbog svoje lakoće, transparentnosti i svojstva super-termoizolacije jako je teško vidjeti i osjetiti komadić aerogela na ruci. Znanstvenici smatraju da se aerogelu može „prigovoriti" jedino njegova krtost jer lako pucaju, no mogu izdržati pritisak na glatkoj površini mase koja je 2000 puta veća od njihove, dok se najmoderniji silicijski aerogelovi mogu pohvaliti i izdržljivošću tlačenja na glatkoj površini mase koja je do 4000 puta veća od njihove.

    Silicijski aerogelovi mogu izdržati temperaturu do točke taljenja silicija, koja iznosi 1200 stupnjeva Celzija, stoga ne čudi niz reklama za ovu vrstu aerogela i njihovu otpornost čak i prema postojanom plamenu let lampe.

    Na prvi dodir aerogel nalikuje na stiropor, no ako vam ispadne iz ruke na tvrdu površinu, čuje se zvuk nalik na lopticu ping ponga koja udara o stol.

    Smrznuti dim je jedan od prvih poznatih umjetnih nano struktura na zemlji, iako prvijenstvo nano tehnologije drži staro-rimsko staklo za pehare, koje je mijenjalo boju u zavisnosti od vrste svjetla.

    Boja u aerogelu se mijenja zbog takozvanog Rayleighovog raspršavanja kratkih valova vidljive svjetlosti unutar nano dendritičkih struktura samog gela. Zbog toga aerogel izgleda poput plavkastog dima na tamnoj pozadini dok na svijetlim pozadinama dobiva žućkastu boju.

    Zbog takozvanog Knudsenovog efekta, aerogelovi služe kao odlični izolatori, točnije njihova je termalna vodljivost je manja od plinova od kojih su sačinjeni.

    Uglavnom silicijski aerogelovi imaju najmanju gustoću i težinu, ona uglavnom iznosi 1,900 g/m3 dok je gustoća zraka na nultoj nadmorskoj visini uz temperaturu od 20 stupnjeva Celzijeve ljestvice tek nešto manja i iznosi 1,200 g/m3. 2013. godine znanstvenici su stvorili takozvani aerografen, vrstu aerogela od grafena čija je gustoća nevjerojatnih 160 g/m3.

    U ugljičnim aerogelovima leži budućnost nano tehnologije, njihova primjena je široka jednako kao i primjena grafena. Zbog velike poroznosti i čestica koje variraju u duljini od nekoliko nanometara, s njima se mogu stvarati varijacije modernih tehnoloških spravica, a zbog mogućnost (po potrebi) vodljivosti električne struje mogu koristiti kao senzori u posebnim uvjetima.

    Najmoderniji solarni kolektori bi trebali biti stvarani iz grafenskih gelova, dok bi se najtanje elektrode i kondenzatori također uskoro trebali proizvoditi iz najmodernijih vrsta aerogelova.

    Ugljični aerogelovi su ekstremno crni te reflektiraju tek 0,3% solarne radijacije, što ih za sada stavlja na prvo mjesto u stvaranju najmodernijih solarnih panela za svemirske letjelice skore budućnosti.

    Aerogelovi na bazi aluminija točnije aluminij oksida su poznati kao odlični katalizatori kemijskih reakcija. NASA će aerogelove od aluminij-nikla u kombinaciji s gandolijem, trebijem koristiti kao određene hvatače i senzore za super brze svemirske čestice, dok bi se određeni organski polimeri također mogli pretvarati u fleksibilne aerogelove.

    Celulozni aerogel bi bio savršen za stvaranje termoizolacijskih odijela, bez obzira radi li se o posebnim odijelima za vatrogasce, zaštitnim odijelima za ljude u ljevaonicama željeza ili pak odijela za ekpedicije u polarne uvjete ili odijela za šetnju u svemiru.

    Aplikacije aerogela su toliko raznovrsne da bi nama trebali dani da ih sve navedemo i objasnimo. Dovoljno je reći da je samo u SAD-u tijekom 2013. godine potrošeno oko 500 milijuna dolara na aerogel materijale za toplinsku izolaciju.

    No možda je nama jedna od najvažnijih primjena aerogela bila tijekom mjerenja takozvane Cherenkove radijacije, točnije elektrona koji se kreću brzinom za 1,4 puta većom od brzine svjetlosti (superluminalno ili nadsvjetlosno kretanje). Da, dobro ste pročitali, Pavel Alekseyevich Cherenkov je davne 1958. godine dobio Nobelovu nagradu za fiziku jer je eksperimentalno dokazao kako elektroni u posebnim uvjetima mogu preći brzinu svjetlosti.

    Kako god bilo o aerogelovima i Cherenkovoj radijaciji se jako malo zna, no možda je vrijeme došlo da naučimo stvari koje je naše društvo i znanstvenici skoro zaboravili. Ne zaboravite aerogel je otkriven 1931., a elektroni s nadsvjetlosnom brzinom 1958. Iako ove stvari vama možda nemaju nikakvu važnost, pitanje je kako bi danas društvo izgledalo da su se aerogelovi i efekt Cherenkove radijacije istraživali marljivo i otvoreno?

    matrixworldhr.com

     

    Aerogel – Najbolja toplinska izolacija
    Aerogel je moderan izolacijski materijal koji se sastoji od 90% zraka. Smatra se najboljim izolatorom s najnižim pokazateljem termičke vodljivosti na svijetu. Primjena nanotehnologije je omogućila stvaranje iznimno izdržljivog proizvoda koji je istovremeno tanak i fleksibilan. Proizvodi izrađeni pomoću Aerogel nanotehnologije se karakteriziraju izolacijskom učinkovitošću čak osam puta većom od tradicionalnih izolacijskih materijala. Aerogel ima jaka hidrofobna svojstva što ga čini skoro sasvim vodootpornim.

    Aspen Aerogels proizvodi koriste nanoporne strukture koje minimaliziraju tri mehanizma toplotne vodljivosti. Omogućuje to postignuće toplotne vodljivosti u iznosu čak 12-15 mW/m (prosječna lambda vrijednost 0,014 W/mk).

    Aspen Aerogel izolacija je izrađena od nanopornog materijala koji je trenutno najmoderniji i najučinkovitiji izolator na svijetu. Aerogel izolacija učinkovito djeluje u širokom opsegu temperatura: od – 265˚C do +650˚C. To omogućuje njezinu primjenu čak u najekstremnijim temperaturama.

    Materijali Aspen Aerogels su smatrani za proizvode nanotehnologije jedinstveno u odnosu na zrakoprazni prostor ali ne u odnosu na materijale upotrebljavane kao podloga. Zrakoprazni prostor je ono što podiže izuzetnu izolacijsku djelotvornost materijala. 97% obujma Aerogela čini zrak koji se nalazi u veoma malim nanoporama. Struktura Aerogela proteže svojom veličinom van nanometarske skale dok pore u strukturi Aerogela imaju značajke koje veličinom odgovaraju nanotehnologiji.

    Navedena svojstva uzrokuju da je Aerogel krutina niske gustoće, lakša čak od zraka. Zbog toga je to materijal s najboljim izolacijskim parametrima. Izolacijski Aspen Aerogel proizvodi su iznimno izdržljivi, tanki i otporni na vremenske uvjete.

    Prednosti upotrebe Aerogel izolacije:
    * veoma visoka termička djelotvornost;
    * proizvod prijateljski prema okolišu;
    * lambda vrijednost 0,014 W/mk;
    * čak osam puta veća izolacijska djelotvornost u usporedbi s tradicionalnim izolacijama;
    * znatno manji obujam korištene izolacije: olakšava montažu u skučenim prostorima i smanjuje troškove prijevoza i skladištenja;
    * izvanredna hidrofobna svojstva;
    * stalna i visoka izolacijska svojstva tijekom cijelog perioda korištenja;
    * iznimno niža težina izolacije u usporedbi s tradicionalnim materijalima;
    * otpornost na plamen i emisiju dima;
    * fleksibilne mogućnosti montaže;
    * materijal koji diše;
    * iznimna antiseptička svojstva.


    Čudesna svojstva materijala aerogela
    O fascinaciji poluprozirnim izolacijskim materijalom aerogelom najbolje govori podatak kako se već 15 puta upisao u Guinnessovu knjigu rekorda. Predviđaju mu svjetlu budućnost, a o kakvom se točno materijalu radi saznajte u nastavku.

    Aerogel je sintetički porozni materijal izveden iz gela u kojem je metodom superkritičnog sušenja tekuća komponenta gela zamijenjena plinom. Samo 0.02% aerogela čini kruta tvar što ga čini samo 3 puta težim od zraka, dok je zbog svog vizualnog dojma dobio nadimke "smrznuti dim" i "plavi dim". Materijal se izrađuje na bazi aluminij-oksida, krom(III)-oksida i u novije vrijeme na bazi ugljika.

    S gustoćom od 0.1 g po kubičnom centmentru, aerogel ima manju gustoću od bilo koje druge poznate porozne krutine. Unatoč tomu riječ je o materijalu izvanrednih izolacijskih svojstava i velike otpornosti.

    Maleni komad aerogela bez problema će izdržati težinu cigle od 2,5 kilograma, dok su njegova izolacijska svojstva najbolje ilustrirana jednim praktični primjerom. Pastele su stavljene na površinu aerogela ispod kojeg je upaljen plamenik. Bojice se nisu rastopile već su u potpunosti ostale netaknute.


    Nećete vjerovati da je ovo pravi materijal!
    Znanstvenici sa sveučilišta Zhejiang u Kini objavili su da su stvorili najlakši materijal na svijetu - grafenski aerogel čija je specifična gustoća čak manja od helijeve Aerogelovi nisu novost u tehnologiji. Prvi je proizveden aerogel od ugljikovih nanocijevi gustoće od 4 miligrama po prostornom centimetru (mg/cm3). Nakon toga je došao silicijev gel s gustoćom od 1 mg/cm3. S pijedestala ga je nedugo potom zbacila metalna mikromreža gustoće 0,9 mg/cm3, a zatim je došao aerografit sa 1,8 mg/cm3. Konačno je ovih dana novi rekord sa specifičnom gustoćom od 0,16 mg/cm3 postavio grafenski aerogel koji je kreirao kineski tim pod vodstvom profesora Gao Chaoa. Za usporedbu gustoća zraka je 1,2 mg/cm3. Dakle, grafenski aerogel je 7,5 puta lakši od zraka. Lakši je čak i od helija koji ima gustoću od 0,1786 mg/cm3, a teži je samo od vodika i to dva puta. Naš stručnjak za nanomatrijale dr. sc. Marko Kralj s Instituta za fiziku u Zagrebu koji se bavi istraživanjima grafena kaže da ovdje nije riječ o novoj tehnologiji već o njezinoj novoj primjeni.

    'Kinezi su otkrili novi materijal koji se u posljednje vrijeme proizvodi u obliku različitih pjena, rekao je dr. Kralj i pojasnio: 'Zbog svoje čvrstoće, materijali od grafena mogu naći brojne primjene u elektronici, medicini, građevini i ostalim znanostima i tehnologijama. Iako je novi materijal napravljen od ugljika koji je teži od zraka, između njegovih ravnina ima puno praznog prostora pa mu je specifična težina izuzetno malena. Kada u njegovim šupljinama ne bi bio zrak već vakuum onda bi čak i poletio.'

    Novi materijal ima neka fascinantna svojstva – vrlo je elastičan, tako da se rasteže poput opruge nakon što se stisne, izuzetan je toplinski i zvučni izolator, a ima i nevjerojatnu sposobnost apsorpcije masnoća – može upiti oko 900 puta veću težinu ulja od vlastite težine brzinom od 68,8 grama u sekundi. Budući da upija ulje, ali ne i vodu, mogao bi se koristiti kao odlično sredstvo za čišćenje naftnih mrlja.

    Aerogelovi su visokoporozni materijali s ekstremno malom gustoćom, koja se uglavnom kreće između 30 i 300 mg/cm3. Dok se veličina šupljina kod standardnih poroznih materijala kao što su spužve ili pjene za izoliranje mjeri u mikrometrima ili milimetrima, aerogelovi imaju šupljine veličina koje se izražavaju u nanometrima. Radi se zapravo o nanostrukturiranim materijalima koji se i preko 99 % mogu sastojati od zračnih kanala, što rezultira velikom unutarnjom površinom koja kod kvadra od jednog grama težine može imati više od 1000 m2.
    www.tportal.hr

    Pročitano 2622 puta

    O nama

    Hrastović Inženjering d.o.o. od 2004. se razvija u specijaliziranu tvrtku za projektiranje i primjenu obnovljivih izvora energije. Osnova projektnog managementa održivog razvitka društva je povećanje energijske djelotvornosti klasičnih instalacija i zgrada te projektiranje novih hibridnih energijskih sustava sunčane arhitekture. Cijeli živi svijet pokreće i održava u postojanju stalni dotok Sunčeve energije, a primjenom transformacijskih tehnologija Sunce bi moglo zadovoljiti ukupne energetske potrebe društva.

    Kontakt info

    HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o.
    Kralja Tomislava 82.
    31417 Piškorevci
    Hrvatska

    E-mail: info@hrastovic-inzenjering.hr
    Fax: 031-815-006
    Mobitel: 099-221-6503
    © HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o. - design & hosting by Medialive