Czym jest aerożel, jego właściwości
Najpierw dowiedzmy się, czym jest aerożel. Jest to najlżejsza substancja w stanie stałym, która do dziś była znana ludzkości. Słowo o dwóch korzeniach składa się z łacińskich definicji: „aer”, co tłumaczy się jako „powietrze” i „gelatus”, co oznacza „stały”. Aerożel jest więc najlżejszą na świecie substancją transparentną i stałą, czemu towarzyszą takie właściwości jak odporność na ciepło i wyjątkowo niska przewodność cieplna, co czyni go niezwykle cennym materiałem w wielu dziedzinach przemysłu.
Pochodzenie i właściwości
W 1931 roku w czasopiśmie Nature (Kalifornia, USA) ukazał się artykuł Stephena Kistlera, który opowiedział o swoim wynalazku, a także o sposobie jego uzyskania. Teraz, po wielu ulepszeniach, substancja ta jest substancją podobną do polistyrenu, tylko znacznie silniejszą (wytrzymuje obciążenia 2000-krotność swojej masy). Jeśli mówimy o gęstości, to jest to 1 kg/m2, czyli 1,2 razy mniej niż gęstość naszego powietrza, jednak bez uwzględnienia jego masy. Czym więc jest aerożel i do czego służy?
Przede wszystkim aerożele kwarcowe to doskonałe izolatory ciepła, które można wykorzystać w budownictwie, lotnictwie, kosmonautyce, inżynierii mechanicznej i oczywiście w przemyśle lekkim do krawiectwa. Ponadto aerożele są higroskopijne, dlatego można je stosować do dowolnych materiałów, które boją się wilgoci - po prostu zaciągną na siebie wilgoć. Dla szybko rozwijającego się postępu technologicznego to właśnie aerożele kwarcowe mają dziś największą wartość, choć dla takiego materiału jest to dalekie od „końca kariery”.
Należy zauważyć, że gęstość 1 kg / m2 nie jest już granicą możliwości, ponieważ wskaźnik ten jest jeszcze bardziej doskonały w przypadku krat metalowych. Zatem gęstość aerożelu grafenowego wynosi 0,16 kg/m3 (nieco wyższa dla airgrafitu - 0,18 kg/m3). Nawiasem mówiąc, żele węglowe (grafitowe) nauczyły się już robić kondensatory, które najlepiej akumulują energię słoneczną. W zakresie od 250 do 14300 nanometrów taka substancja odbija tylko 0,3% światła, a pojemność takiego kondensatora to 77 psi lub 104 psi/gram substancji.
Produkty aerożelowe dla ogółu społeczeństwa
Można godzinami mówić o tym, że ultralekkie aerożele kwarcowe są niezwykle skuteczne, że niektóre branże ich potrzebują, ale to wszystko pozostanie tylko słowami. Dla wielu osób każda propozycja stanie się czymś realnym tylko wtedy, gdy gdzieś ją zobaczą, a jeszcze lepiej, poczują ją własnymi rękami, pocierają dłońmi, a nawet powąchają – taka jest nasza natura. Dlatego lepiej jest porozmawiać trochę o tym, co każdy obywatel (lub nie-obywatel) Rosji może już kupić w sklepie.
Przydatne wideo
Na bazie włókna szklanego
Każdy budowniczy może potwierdzić, że spokojne powietrze zawsze było najlepszą izolacją termiczną ścian i fundamentów budynków. Stąd pustaki, pustaki stropy, mury studzienek czy podwójne ściany w betonowych budynkach wielokondygnacyjnych. Ale czas czasem sprawia miłe niespodzianki – i tym razem tak się stało.
Aerożel na bazie włókna szklanego ma teraz niższą przewodność cieplną niż powietrze i zachowuje swoją skuteczność w temperaturach od -200°C do 650°C, czyli w warunkach naturalnych taka izolacja po prostu nie ma sobie równych. Materiał należy do klasy NG (niepalny) i charakteryzuje się wysoką odpornością na otwarty płomień. Takie płótna, w których stosuje się aerożel kwarcowy, mają grubość nie większą niż 2-6 mm.
Gdzie jest używany:
- izolacja lodówek, zamrażarek domowych i przemysłowych;
- zabezpieczenie sieci ciepłowniczych z instalacją naziemną i podziemną;
- w przemyśle służą do ochrony dostaw zimnej i ciepłej wody (HVS / DHW);
- izolacja rurociągów dowolnego typu;
- do kotłów elektrycznych i innych pojemników;
- ochrona przed tworzeniem się kondensatu na obiektach budowlanych, technicznych i badawczych;
- maszyny i sprzęt kriogeniczny;
- izolacja kanałów wentylacyjnych, szybów i kesonów;
- ocieplanie specjalistycznej/zwykłej odzieży i obuwia;
- do ochrony ścian, fundamentów, dachów, loggii, balkonów, wanien i saun.
Zalecenie: do łaźni parowych i saun najbardziej odpowiedni jest aerożel foliowy, który jednocześnie pełni funkcję termiczną i hydroizolacyjną. Dodatkowo folia aluminiowa jest w stanie odbijać promieniowanie podczerwone (termiczne), co znacznie ułatwia budowę takich miejsc higieny i rekreacji.
Aerotherm na ubrania i buty
Amerykańska firma Aspen Aerogels oferuje dziś swoje produkty Aerotherm o grubości od 2 do 3 mm dla przemysłu lekkiego. Jednocześnie producenci mogą dostarczać swoje towary wycinając je wcześniej według wzorów klienta lub w formie płótna lub uniwersalnej podszewki/podłoża, z których kupujący sam wykonuje elementy do odzieży i obuwia.
W tym przypadku stosuje się aerożel silikonowy, który w ponad 90% składa się z powietrza. Dla porównania: styropian lub styropian PSB-S to tylko 60% gazu, a większość ludzi uważa go za jeden z najlepszych grzejników we wszystkich dziedzinach. Materiał jest niezwykle trwały, elastyczny i wydajny w ekstremalnych sytuacjach. Właśnie z tego powodu szyte są z niego najlepsze kombinezony ochronne i buty, nie tylko dla polarników, ale także dla strażaków. Aerotherm cieszy się dużym zainteresowaniem wśród wszystkich zaangażowanych w sporty zimowe i oczywiście w przemyśle wojskowym.
Bez względu na materiał, z którego wykonane są buty, jego ciepło będzie zawsze zależeć głównie od niskiej przewodności cieplnej podeszwy, ponieważ zimne strumienie przenikają od dołu, gdy stopa dotknie podłoża. Warto zauważyć, że grubość takiej wkładki to zaledwie 2 mm, co oznacza, że można ją włożyć do dowolnych butów zimowych i będzie o wiele skuteczniejsza niż kilka par wełnianych skarpet! Warto zauważyć, że taka podkładka ochroni stopę nie tylko przed zimnem, ale także przed upałem, jeśli przypadkowo nadepniesz na gorący przedmiot.
Ciepła parka Xiaomi
Aerożelowa kurtka Xiaomi DMN, którą widzicie na górnym zdjęciu, otrzymała 66 (!) patentów na oryginalne rozwiązania, które zostały użyte przy tworzeniu tej zimowej odzieży. Ale kupujący jest przede wszystkim zainteresowany jego wykonaniem.
Jeśli porównamy Xiaomi z innymi ubraniami, to pod względem ochrony termicznej można z nią porównać kurtkę puchową o grubości 40 mm, a ta kurtka ma tylko 3 mm (!) Grubość – wystarczy pomyśleć, jaki przełom przyniosły aerożele ! Ale powyższe 3 mm to nie grubość izolacji termicznej - to łączna grubość trzech warstw: na wierzchu wodoodpornej ochrony przed opadami atmosferycznymi, na środku izolacji aerożelowej, a od spodu tkaniny zawierającej jony srebra. Dla mieszkańców Dalekiej Północy, a właściwie wszelkich zimnych regionów, taka odzież jest po prostu panaceum na najcięższe mrozy!
Przydatne wideo
Do tej pory taka kurtka parka ma tylko jeden problem - największy rozmiar, 51. według rosyjskich standardów. Oznacza to, że pod względem średnich rozmiarów nadaje się na wysokość 170-175 cm, a dla dużych - na wysokość 175-180 cm.
Wniosek
Bazując na możliwościach dla różnych materiałów, jakie otwiera dziś aerożel kwarcowy, możemy powiedzieć, że ma on ogromny potencjał i wspaniałą przyszłość. Wyobraź sobie, że garnitury, w których możesz wyjść w kosmos, staną się dostępne w życiu codziennym, przytulnych i ciepłych domach, których czynnik jakości mierzony jest nie grubością ścian, ale skutecznością cienkiej izolacji. A takich możliwości będzie jeszcze więcej!
