Aerogel: Óvenjulegur sjarmi töfrandi efnis
Við 650 gráður heldur logaúðabyssan áfram að úða loga, en hún getur ekki kveikt í sérhúðuðu pappaskel; Aðeins aðskilin með lag af filmu, höndin þrýst á heita borðið nógu heitt til að "bakast", en getur aðeins fundið fyrir smá hlýju; Það myndar ósýnilega „hlífðarfilmu“ á hendinni sem gerir vatninu kleift að „poppa“ á augabragði... Allt er þetta eins og „vísindaleg galdur“ fyrirbæri, allt úr nýju efni sem á meira en tug Guinness heimsmeta - loftgel.
Til að gefa þér innsæi tilfinningu fyrir undrum loftgel, skulum við gera nokkrar samanburðartilraunir. Í fyrsta lagi er loftgel efnið af sömu þykkt og hefðbundið einangrunarefni (eins og steinull, silíkat osfrv.) komið fyrir í tveimur eins háhita umhverfishólf, hitastig þeirra er stillt á 650 gráður. Fylgst var með hitabreytingum utan á efnunum tveimur í rauntíma með því að nota hitamyndavél á sama 1-klukkutíma tímabili. Þú munt sjá að útihitastig hins hefðbundna efnis hækkar hratt og það er ekki langt þangað til það verður aflögun, reykur o.s.frv., á meðan ytri hitastig loftgel efnisins breytist varla verulega og því er alltaf haldið lágu. Þetta sýnir fyllilega að loftgelið er langt umfram hitaeinangrunareiginleika hefðbundinna efna.
Horfðu á andstæðuna á milli loftgeli og algengum föstu efnum (eins og málmi, tré osfrv.). Ef þú velur málmbút með sama rúmmáli og loftgel einangrunarteppið og vegur það sérstaklega muntu komast að því að þyngd loftgelsins er mun léttari en málmblokkin, sem undirstrikar einstaklega létta eiginleika loftgelsins. Þeir eru síðan settir samtímis á hitaplötu sem er stilltur á 200 gráður. Meðan á hitunarferlinu stendur skaltu nota hitamæli til að mæla hversu hratt hitastigið hækkar á yfirborði efnanna tveggja og niðurstöðurnar munu koma þér á óvart. Hitastig málmyfirborðsins hækkar hratt á meðan hitastig loftgelyfirborðsins hækkar mjög hægt, sem sýnir framúrskarandi hitaeinangrunargetu loftgelsins, í algjörri andstæðu, þannig að þú finnur töfra loftgelsins dýpra.
Haltu logaúðabyssu við allt að 650 gráðu hita, miðaðu að venjulegri pappaskel og á augabragði mun pappírsskelin brenna, loginn dreifist hratt og pappaskelin verður ösku eftir aðeins u.þ.b. 20 sekúndur.
Hins vegar, þegar pappahúðin var húðuð með þunnu lagi af gagnsærri „töframálningu“ (þ.e. loftgel tengdum vörum) og aftur brennd með 650 gráðu logabyssu var staðan allt önnur. Að þessu sinni var ekki aðeins kveikt í pappaskelinum heldur sáust nánast engin ummerki um logann, sem skildi aðeins eftir lag af hvítu korndufti á yfirborði hennar. Ef þú snertir bakhlið blaðsins finnurðu alls ekki fyrir hitanum. Samkvæmt starfsfólki, í háhitaumhverfi upp á 650 gráður, þolir það bruna í meira en 3 klukkustundir án þess að skemmast.
Í þessari tilraun reyndi hiti logans að ráðast inn í pappaskelina en loftgelhúðin virkaði sem óslítandi hindrun og hélt hitanum miskunnarlaust úti. Hægt er að umkringja pappaskelina á öruggan hátt af logum, eins og með töfrum, sem er skær sýning á ótrúlegum varmaeinangrunareiginleikum loftgels.
Seinni "galdurinn" hefur að gera með vatni. Í einum tanki er lag af óbráðnandi „töfradufti“ (loftgelögnum) þétt uppi yfir vatninu. Blaðamaðurinn teygði sig í gegnum duftið í botninn og fann samstundis að öll höndin var blaut í vatni. En þegar hann dró fram höndina varð hann hissa á því að ekki var vatnsdropi í henni. Í kjölfarið var þessi hönd sett oft í aðrar laugar, eða jafnvel þvegin beint með vatni, og öll höndin virtist alltaf vera vafin inn í ósýnilega „hlífðarfilmu“ sem gæti „poppað“ allt vatnið.
Þessi vatnsfráhrindandi eiginleiki aerogel er vegna sérstakra yfirborðseiginleika þess. Örbygging þess gerir það að verkum að vatnssameindir eiga erfitt með að festast við það og myndar þess í stað dropa sem falla af, rétt eins og sjálfhreinsandi áhrif á yfirborð lótusblaðsins.
Geturðu trúað því að mannshönd geti snert hlut yfir 100 gráðum án þess að brenna sig?
Þriðji "galdurinn" beinist að "hitanum". Í heitu borði sem getur látið kalt vatn sjóða og gufa upp samstundis, dreift lag af "töfrafilmu" (loftgel einangrunarpappír), ýtti blaðamaðurinn taugaspenntur hendinni á það, og furðu, fann aðeins fyrir hita.
Tækni: Rannsóknir og þróun leiðandi undirbúningsaðferða í heiminum
Á bak við þessa mögnuðu „töframálningu“, „töfraduft“ og aðra „töfra“ eru í raun úr eins konar heimsmetabók Guinness með meira en 10, og tímaritið Science hefur lofað sem „töfraefnið sem getur breytt heiminum“ - loftgel.
Nýr stuðningsverkfræðingur Coon í efnisiðnaði sagði fréttamönnum að loftgel væri léttasta fasta efnið sem þekkist í heiminum um þessar mundir, og það er líka besta fasta efni heims með hitaeinangrun og brunavarnir.
Hvað gerir airgel svona ótrúlegt? Verkfræðingur útskýrði með líkingu við "bómullarnammi."
Verkfræðingarnir bentu á að sambandið milli loftgelunnar og sandsins (aðallega kísils) væri svipað og sambandið milli marshmallows og hvíts sykurs. Hitaeinangrun og logavarnareiginleikar þess eru svo frábærir vegna tilvistar fjölmargra nanóskala hola í sameindabyggingu þess, með meira en 95% porosity. Þessar holur á nanóskala eru eins og „hitaeinangrunarvölundarhús“ í smásjárheiminum, þar sem varmi endurkastast stöðugt og dreifist á ferðalagi, sem gerir það erfitt að leiða mjúklega, þannig að hitaleiðni loftgelunnar er afar lítil og hún getur náð hitaeinangrunaráhrif svipað og í lofttæmi. "Götin í marshmallow eru sýnileg með berum augum, en götin í loftgelinu eru á nanóskala, 1,000 sinnum minni en þvermál mannshárs."
Þrátt fyrir framúrskarandi eiginleika þeirra er erfitt að fá loftgel.
Hefðbundin loftgelundirbúningur krefst „ofurgagnrýninn þurrkun“ aðferð, sem þarf að undirbúa á nokkrum dögum við háan hita og þrýsting. Þetta leiðir til margra vandamála eins og hás inntakskostnaðar búnaðar, flókins ferlisflæðis, alvarlegrar mengunarlosunar osfrv., sem gerir það að verkum að framleiðslukostnaður hans er enn hár. Þess vegna eru loftgeluvörur aðallega notaðar á lykilsviðum eins og geimferðum.
Í ljósi þessarar stöðu hefur nýsköpunarteymið undir forystu Xie Yi, fræðimanns kínversku vísindaakademíunnar og prófessors við Vísinda- og tækniháskólann í Kína, eftir áratuga endalausa viðleitni, sjálfstætt þróað leiðandi undirbúningsaðferð fyrir loftgel í heiminum - " umhverfisvernd loftgel loftþrýstingsþurrkunaraðferð“. Þessi aðferð getur dregið verulega úr undirbúningskostnaði loftgel, stuðlað að iðnvæðingu loftgelafurða á auðveldari hátt og gert þær raunverulega inn í daglegt líf okkar.
Umsókn: Byggja "eldkápu"
Á sviði byggingar hefur notkun loftgels náð ótrúlegum árangri. Sem dæmi má nefna að í stóru atvinnuhúsnæði er árleg orkunotkun til kælingar og hitunar nokkuð mikil þegar loftgel einangrun er ekki notuð og rafmagnskostnaður er umtalsverður hluti rekstrarkostnaðar. Eftir breytingu á loftgel einangrunarefnum, með ströngu eftirliti með orkunotkun og tölfræði, kemur í ljós að árleg orkunotkun í kælingu og upphitun minnkar verulega og samsvarandi raforkuútgjöld eru einnig verulega minni.
Orkunotkun er umtalsvert lægri en í sambærilegum atvinnuhúsnæði í nágrenninu sem ekki nota loftgel einangrun og orkusparnaður er augljós.
Þetta er aðallega vegna frábærrar frammistöðu einangrunarhúðunar á loftgelbyggingum. Það þarf aðeins þunnt lag sem er 2 til 5 mm til að ná stöðugum hitaáhrifum 40 til 60 mm venjulegs einangrunarefnis og dregur þannig úr orkunotkun herbergisins um meira en 30%. Þessi mjög skilvirka einangrunargeta sparar ekki aðeins umtalsverðan rekstrarkostnað fyrir húseigendur heldur leggur hún einnig af mörkum til að draga úr heildarorkunotkun í byggingargeiranum í samhengi við málflutning samfélagsins alls um orkusparnað og minnkun losunar.
Zhejiang Runfew New Material Co., Ltd hefur gegnt ómissandi hlutverki í þessu ferli. Vandlega þróaðar vörur úr aerogel-röðinni halda áfram að dæla nýjum orku inn á sviði orkusparnaðar byggingar, hjálpa fleiri byggingum að ná mikilli skilvirkni einangrun og orkusparnaði og minnka neyslu og gera aerogel þetta töfrandi efni meira gildi á sviði byggingar.