Aerogel

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Jump to navigation Jump to search
Một khối aerogel trên bàn tay

Aerogel là một vật liệu siêu nhẹ và xốp, được tổng hợp bằng cách thay thế chất lỏng trong gel bằng chất khí.[1] Kết quả thu được là một chất rắn có mật độ cực thấp[2]độ dẫn nhiệt thấp. Aerogel có thể được làm từ nhiều loại hợp chất hóa học.[3]

Aerogel lần đầu tiên được Samuel Stephens Kistler tạo ra vào năm 1931, là kết quả của một đặt cược với Charles Learned về việc ai có thể thay thế chất lỏng trong "thạch" bằng chất khí mà không làm cho nó bị co rút lại.[4][5]

Aerogel được sản xuất bằng cách tách thành phần chất lỏng ra khỏi gel thông qua quá trình sấy khô siêu tới hạng. Phương pháp này cho phép chất lỏng được làm khô từ từ mà không làm sụp lưới chất rắn trong gel do hiện tượng mao dẫn.

Aerogel không có một vật chất được định danh với công thức hóa học cố định nhưng thuật ngữ này được sử dụng cho nhóm tất cả các vật liệu có cấu trúc hình học như đã biết.[6]

Các tính chất[sửa | sửa mã nguồn]

Hiệu ứng Knudsen[sửa | sửa mã nguồn]

Aerogels có thể có một độ dẫn nhiệt thấp hơn cả chất khí mà nó chứa. Nguyên nhân là do hiệu ứng Knudsen gây ra giảm độ dẫn nhiệt trong các chất khí khi kích thước của các khoang chứa khí xấp xỉ với quãng đường tự do. Khoang chứa khí hạn chế sự chuyển động của các phân tử chất khí, làm giảm độ dẫn nhiệt, thêm vào đó còn loại bỏ sự đối lưu. Ví dụ, độ dẫn nhiệt của không khí vào khoảng 25 mW/m·K ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn và trong một vật chứa lớn, nhưng nó giảm xuống còn khoảng 5 mW/m·K khi chứa trong một lỗ có đường kính 30 nanomet.[7]

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ “Definitions of terms relating to the structure and processing of sols, gels, networks, and inorganic-organic hybrid materials (IUPAC Recommendations 2007)”. Pure and Applied Chemistry 79 (10): 1801–1829. 2007. ISBN 0-9678550-9-8. doi:10.1351/goldbook.A00173. 
  2. ^ “Guinness Records Names JPL's Aerogel World's Lightest Solid”. NASA. Jet Propulsion Laboratory. 7 tháng 5 năm 2002. Bản gốc lưu trữ ngày 25 tháng 5 năm 2009. Truy cập ngày 25 tháng 5 năm 2009. 
  3. ^ Aegerter, M.A.; Leventis, N.; Koebel, M. M. (2011). Aerogels Handbook. Springer publishing. ISBN 978-1-4419-7477-8. 
  4. ^ Kistler, S. S. (1931). “Coherent expanded aerogels and jellies”. Nature 127 (3211): 741. Bibcode:1931Natur.127..741K. doi:10.1038/127741a0. 
  5. ^ Kistler, S. S. (1932). “Coherent Expanded-Aerogels”. Journal of Physical Chemistry 36 (1): 52–64. doi:10.1021/j150331a003. 
  6. ^ Pekala R. W. (1989). “Organic aerogels from the polycondensation of resorcinol with formaldehyde”. Journal of Materials Science 24 (9): 3221–3227. Bibcode:1989JMatS..24.3221P. doi:10.1007/BF01139044. 
  7. ^ Berge, Axel and Johansson, Pär (2012) Literature Review of High Performance Thermal Insulation. Department of Civil and Environmental Engineering, Chalmers University of Technology, Sweden
Đọc thêm

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]