Aerogel: Maagisen materiaalin poikkeuksellinen viehätys
650 asteessa liekkisuihkupistooli jatkaa liekin suihkuttamista, mutta se ei voi sytyttää erikoispinnoitettua pahvikuorta; Vain erotettu kerros elokuva, käsi painetaan kuuma pöytä tarpeeksi kuuma "leipoa", mutta voi vain tuntea hieman lämpöä; Se muodostaa käteen näkymättömän "suojakalvon", joka sallii veden "poksahtaa" hetkessä... Kaikki tämä on kuin "tieteellistä magiaa" -ilmiötä, kaikki uudesta materiaalista, jolla on yli tusina Guinnessin maailmanennätystä - aerogeeli.
Jotta saisit intuitiivisemman käsityksen aerogeelin ihmeistä, tehdään muutama vertailukoe. Ensin samanpaksuinen aerogeelimateriaali ja perinteinen eristemateriaali (kuten kivivilla, silikaatti jne.) sijoitetaan kahteen identtiseen korkean lämpötilan ympäristökammioon, joiden lämpötila on asetettu 650 asteeseen. Kahden materiaalin ulkopuolen lämpötilamuutoksia seurattiin reaaliajassa lämpökameran avulla saman 1-tunnin aikana. Näet, että perinteisen materiaalin ulkolämpötila kohoaa nopeasti, eikä kestä kauan, kun muodonmuutoksia, savua jne. esiintyy, kun taas aerogeelimateriaalin ulkolämpötila tuskin muuttuu merkittävästi ja se pidetään aina alhaisena. Tämä osoittaa täysin, että aerogeeli ylittää huomattavasti perinteisten materiaalien lämmöneristysominaisuudet.
Katso aerogeelin ja yleisten kiinteiden aineiden (kuten metalli, puu jne.) välistä kontrastia. Jos valitset metallikappaleen, jonka tilavuus on sama kuin aerogeelieristehuovan ja punnit sen erikseen, huomaat, että aerogeelin paino on paljon kevyempi kuin metallikappaleen, mikä korostaa aerogeelin erittäin kevyitä ominaisuuksia. Sen jälkeen ne asetetaan samanaikaisesti lämpölevylle, joka on säädetty 200 asteeseen. Lämmitysprosessin aikana mittaa lämpömittarilla, kuinka nopeasti lämpötila nousee kahden aineen pinnalla, ja tulokset yllättävät sinut. Metallipinnan lämpötila nousee nopeasti, kun taas aerogeelin pinnan lämpötila kohoaa hyvin hitaasti, mikä osoittaa aerogeelin erinomaisen lämmöneristyskyvyn, jyrkästi vastakohtana, jotta voit tuntea aerogeelin taikuuden syvemmin.
Kun pidät liekkiruiskupistoolia jopa 650 asteen lämpötilassa, tähtää tavalliseen pahvikuoreen, jolloin paperikuori palaa hetkessä, liekki leviää nopeasti ja pahvikuori tuhkautuu vain n. 20 sekuntia.
Kuitenkin, kun pahvikuori päällystettiin ohuella kerroksella läpinäkyvää "magista maalia" (eli aerogeeliin liittyviä tuotteita) ja poltettiin uudelleen 650 asteen liekkipistoolilla, tilanne oli aivan toinen. Tällä kertaa pahvikuori ei vain syttynyt, vaan liekin palamisesta ei ollut näkyvissä juuri mitään jälkeä, joten sen pinnalle jäi vain kerros valkoista rakeista jauhetta. Jos kosketat paperin takaosaa, et tunne lämpöä ollenkaan. Henkilökunnan mukaan 650 asteen korkeassa lämpötilassa se kestää palamista yli 3 tuntia vahingoittumatta.
Tässä kokeessa liekin lämpö yritti tunkeutua pahvikuoreen, mutta aerogeelipinnoite toimi tuhoutumattomana esteenä, joka piti lämmön armottomasti poissa. Pahvikuori voidaan turvallisesti ympäröidä liekeillä, ikään kuin taianomaisesti, mikä on elävä osoitus aerogeelin uskomattomista lämmöneristysominaisuuksista.
Toinen "taika" liittyy veteen. Yhdessä säiliössä kerros sulamatonta "taikajauhetta" (aerogeelihiukkasia) on tiukasti veden päällä. Toimittaja kurkotti jauheen läpi pohjaan ja tunsi heti, että koko käsi oli kastunut vedestä. Mutta kun hän veti kätensä esiin, hän yllättyi huomatessaan, ettei siinä ollut pisaraakaan vettä. Myöhemmin tämä käsi laitettiin useaan otteeseen muihin altaisiin tai jopa pestiin suoraan vedellä, ja koko käsi näytti aina olevan kääritty näkymättömään "suojakalvoon", joka saattoi "poistaa" kaiken veden.
Tämä aerogeelin vettä hylkivä ominaisuus johtuu sen erityisistä pintaominaisuuksista. Sen mikrorakenne vaikeuttaa vesimolekyylien tarttumista siihen, ja sen sijaan muodostaa pisaroita, jotka putoavat pois, aivan kuten lootuslehden pinnan itsepuhdistuva vaikutus.
Voitko uskoa, että ihmisen käsi voi koskettaa esinettä yli 100 astetta ilman, että se palaa?
Kolmas "magia" keskittyy "lämpöön". Kuumassa pöydässä, joka voi saada kylmän veden kiehumaan ja höyrystyä hetkessä, levittää kerroksen "maagista kalvoa" (aerogeelieristepaperia), toimittaja painoi hermostuneesti kätensä siihen ja yllättäen tunsi vain vähän lämpöä.
Teknologia: Maailman johtavien valmistusmenetelmien tutkimus ja kehittäminen
Näiden hämmästyttävien "maagisten maalien", "maagisten jauheiden" ja muiden "taikojen" takana ovat itse asiassa eräänlainen Guinnessin ennätysten kirja, jossa on yli 10, ja Science-lehteä kehuttiin "taikamateriaaliksi, joka voi muuttaa maailman" - aerogeeli.
Coonin uusi materiaaliteollisuuden tukiinsinööri kertoi, että airgel on tällä hetkellä kevyin maailmassa tunnettu kiinteä materiaali, ja se on myös maailman erinomaisin kiinteä materiaali, jolla on lämmöneristys- ja palosuojausominaisuudet.
Mikä tekee airgelista niin upean? Insinööri selitti vertauksella "hattara".
Insinöörit totesivat, että aerogeelin ja hiekan (pääasiassa piidioksidin) välinen suhde oli samanlainen kuin vaahtokarkkien ja valkoisen sokerin välinen suhde. Sen lämmöneristys ja paloa hidastavat ominaisuudet ovat niin erinomaiset, koska sen molekyylirakenteessa on lukuisia nanomittakaavan reikiä, joiden huokoisuus on yli 95 %. Nämä nanomittakaavaiset reiät ovat kuin "lämmöneristyslabyrintti" mikroskooppisessa maailmassa, jossa lämpö heijastuu jatkuvasti ja leviää kulkiessaan, mikä vaikeuttaa sen sujuvaa johtamista, joten aerogeelin lämmönjohtavuus on erittäin alhainen, ja se voi saavuttaa. alipaineen kaltainen lämmöneristysvaikutus. "Vahtokarkkien reiät näkyvät paljaalla silmällä, kun taas aerogeelin reiät ovat nanomittakaavaisia, 1,000 kertaa pienempiä kuin ihmisen hiuksen halkaisija."
Erinomaisista ominaisuuksistaan huolimatta aerogeelejä on vaikea saada.
Perinteinen aerogeelin valmistus vaatii "ylikriittisen kuivausvalmistelun" menetelmän, joka on valmistettava useiden päivien aikana korkeassa lämpötilassa ja paineessa. Tämä johtaa moniin ongelmiin, kuten korkeisiin laitepanoskustannuksiin, monimutkaiseen prosessivirtaukseen, vakaviin saastepäästöihin jne., minkä vuoksi sen tuotantokustannukset pysyvät korkeina. Siksi aerogeelituotteita käytetään enimmäkseen avainaloilla, kuten ilmailussa.
Tämän tilanteen valossa Kiinan tiedeakatemian akateemikon ja Kiinan tiede- ja teknologiayliopiston professorin Xie Yin johtama innovaatiotiimi on vuosikymmenten hellittämättömien ponnistelujen jälkeen kehittänyt itsenäisesti maailman johtavan aerogeelin valmistusmenetelmän - " ympäristönsuojelu airgel ilmakehän painekuivausmenetelmä". Tämä menetelmä voi vähentää huomattavasti aerogeelin valmistuskustannuksia, edistää airgeelituotteiden teollistamista sujuvammin ja saada ne todella osaksi jokapäiväistä elämäämme.
Käyttökohde: "palotakkin" rakentaminen
Rakennusalalla aerogeelin käyttö on saavuttanut merkittäviä tuloksia. Esimerkiksi suuressa liikerakennuksessa vuotuinen energiankulutus jäähdytykseen ja lämmitykseen on melko suuri, kun ei käytetä aerogeelieristystä, ja sähkökulut muodostavat merkittävän osan käyttökustannuksista. Aerogeelieristysmateriaalien muuntamisen jälkeen tiukan energiankulutuksen seurannan ja tilastojen avulla on havaittu, että vuotuinen energiankulutus jäähdytyksessä ja lämmityksessä vähenee huomattavasti ja vastaava sähkönkulutus pienenee myös merkittävästi.
Energiankulutus on huomattavasti alhaisempi kuin lähialueen vastaavissa liikerakennuksissa, joissa ei käytetä aerogeelieristystä, ja energiansäästö on ilmeinen.
Tämä johtuu pääasiassa rakennusten aerogeelipinnoitteiden erinomaisesta suorituskyvystä. Se tarvitsee vain ohuen 2–5 mm:n pinnoitteen saavuttaakseen 40–60 mm:n tavallisen eristemateriaalin vakiolämpötilavaikutuksen, mikä vähentää huoneen energiankulutusta yli 30 %. Tämä erittäin tehokas eristyskyky ei ainoastaan säästä huomattavia käyttökustannuksia rakennusten omistajille, vaan se myös edistää positiivisesti rakennusalan kokonaisenergiankulutusta koko yhteiskunnan energiansäästön ja päästöjen vähentämisen puolesta.
Zhejiang Runfew New Material Co., Ltd:llä on ollut välttämätön rooli tässä prosessissa. Sen huolella kehitetyt airgel-sarjan tuotteet tuovat edelleen uutta elinvoimaa rakennusten energiansäästöön, auttavat useampia rakennuksia saavuttamaan korkean hyötysuhteen eristyksen sekä energiansäästön ja kulutuksen vähentämisen ja tekevät tästä maagisesta materiaalista suuremman arvon rakennusalalla.