Über Aerogel
Aerogel beginnt als ein Gel aus, Art wie Jell-O TM. aus Siliziumdioxid (Siliziumoxid oder SiO 2, das ist, was Glas und Quarz sind aus) und einem flüssigen Lösungsmittel, wie Ethanol. Ein Gel ist ein kolloidales System, in dem ein Netzwerk von miteinander verbundenen Feststoffpartikeln das Volumen eines flüssigen Mediums umfasst. Jell-O ist ein Gel. Gele sind typischerweise freistehende Feststoffe sind aber meist Flüssigkeit im Volumen.
Wie werden Alkogele gemacht?
Aerogel beginnt als Gel, genannt Alcogel. Für Sie Wissenschaftler - Alkogele werden durch Polymerisieren eines Siliciumalkoxids (Si (OR) 4, wo der R eine Alkylgruppe ist) mit Wasser in einem Mischungslösungsmittel (wie Ethanol) hergestellt. Die Reaktion erfolgt durch Hydrolyse und Kondensation von Wasser, Zusammenfügen des Alkoxid-Moleküls Silizium-Sauerstoff-Bindungen Herstellung von Oligomeren (mini-Polymere) zu bilden. Die Oligomere kommen zusammen und bilden ein Riesenmolekül, das der feste Bestandteil eines Gels ist. Einfach, nicht wahr? Die Silica-Matrix in dem Alcogel wird mit Ethanol gefüllt, über winzige kleine Taschen 5 bis 150 Nanometer. Diese winzigen Taschen von Ethanol im Gel nanopores genannt. Nano ist der Metrik Präfix für ein Milliardstel und ein Nanometer (nm abgekürzt) ist ein Milliardstel eines Meters - nahe an die Größe einiger Atom.
Wie wird Aerogel gemacht?
Anstatt das Lösungsmittel verdampfen kann das Gel supercrtically getrocknet werden. Überkritisches Trocknen ist ein Verfahren, in der Flüssigkeit kann, ohne daß das Gel kollabiert aus einem Gel entfernt werden. Überkritische Fluide sind halb Flüssigkeiten / Gase, die halb sind in der Regel hohen Druck und hohe Temperatur. Alle Flüssigkeiten können kritischem gemacht werden. Überkritische Fluide wie Gase expandieren, haben aber Dichte und Wärmeleitfähigkeit näher an Flüssigkeiten. Überkritische Fluide haben auch eine geringere Oberflächenspannung als Flüssigkeiten. Trocknung überkritisch Alcogel ist ein Weg für die Flüssigkeit in dem Gel langsam aus der festen Silica-Matrix zu schleichen, ohne die Silikamatrix Verursachung von Kapillarwirkung kollabieren. Dies wird durch Erwärmen des Gels über seine Lösungsmittel kritischen Punkt gemacht. Sobald die Flüssigkeit aus dem Gel schlich ist, kann das Lösungsmittel als Gas abgelassen werden. Der verbleibende Feststoff wird aus Siliciumdioxid, mit kleinen Taschen (nanopores), gefüllt mit Luft hergestellt und ist 50-99% des Volumens des ursprünglichen Alkogels. Dieser Feststoff wird ein Aerogel genannt.
Wie sollen wir tun Kritisches Trocknen?
Dies ist ein manuclave genannt. Es ist eine manuell gesteuerte Autoklaven. Ich habe dieses Wort auf. Es ist nicht in Ihrem Wörterbuch. Halten Sie in Ihrem Wörterbuch suchen. Schließen Sie die Wörterbuch-Fenster jetzt bitte.
Die manuclave ist ein Hochdruckbehälter aus Stahlrohren und Hochdruckventile. Hier ist, wie wir überkritisch trockene Sachen. Zuerst wird die manuclave mit CO 2 bei 75 atm unter Druck gesetzt. Bevor irgendetwas, legen wir die Alkogele in der manuclave unter Flüssigkeit (so dass sie nicht zerfetzt, wenn das Gefäß pressurzied ist), unter Druck zu den manuclave und abtropfen lassen schließlich die Flüssigkeit ab. Dann wir die Gele unter flüssigem CO tränken 2. Die Alkogele in CO 2 getränkt werden, bis die gesamte ursprüngliche Lösungsmittel in den Gelen heraus diffundiert ist. Nach ein paar Stunden, unter Druck setzen wir das Schiff auf mindestens 1.050 psi und 31.1 Grad Celsius (etwa 88 Grad F). An diesem Punkt wird das CO 2 ein überkritisches Fluid und sicher diffundieren aus den Alkogele kann, ohne dass sie kollabieren. Das CO 2 wird dann abgelassen und das Gefäß entspannt. Wir haben dann Aerogele und essen kann (kleiner Scherz) Ich meine, sie zu studieren. (Aerojell-O ist möglich zu machen, übrigens).
Weil es fast vollständig Luft ist und so hohe Oberflächenbereiche zur Wärme hat abzulenken gegen Aerogel könnte in den Häusern, Unternehmen und Industrie als klare Super verwendet werden. Ein Stück Aerogel 1 Zoll dick wäre ein besserer Isolator als 20 evakuiert gestapelte thermalpane Fenster sein. Es gibt nur ein Problem - Aerogel ist BLUE nicht klar. (Dun dun dun. )
Blau ist eine tolle Farbe, ich meine, mich nicht falsch. Es ist nur so, dass die Menschen nicht wollen, den ganzen Tag durch blaue Fenster starren.
Warum Aerogele sind blau
Warum so ist Aerogel blau? Aus dem gleichen Grund der Himmel blau ist - Rayleigh-Streuung.
Rayleigh-Streuung ist ein optisches Phänomen, das sich ergibt, wenn weißes Licht kleiner als die Wellenlängen des Lichts, Teilchen von Teilchen streut typischerweise in der Größe von 5 bis 200 nm. Diese Teilchen streuen die kürzere Wellenlängen von weißem Licht leichter als die längeren Wellenlängen, was bedeutet, dass Blau und Violett sind die meisten verstreut. Unsere Augen sind viel empfindlicher gegenüber blauen Wellenlängen als bis violetten Wellenlängen, und so haben wir nur blaues Licht sehen. Aerogele enthalten Nanopartikel aus Siliziumdioxid und Nanoporen von Luft (das ist, was aus Glas hergestellt), die nur ein paar hundert Mal größer als Atome sind. Einige dieser Nanopartikel aus Siliciumdioxid streuen weißes Licht aus und machen das Aerogel blau erscheinen.
Es könnte möglich sein, jedoch wird Aerogel deutlich zu machen, indem man die Größe und die Ausbreitung in Durchmesser der Nanopartikel zu einem Punkt reduziert, wo sehr wenig blaues und violettes Licht gestreut und meist durchläuft.
Wie, dann würden wir das tun?
Wie wir ein Experiment in der Schwerelosigkeit tun? Wir tun es in der NASA KC-135A, besser bekannt als die Vomit Comet.
Der KC-135A fliegt in parabolischen Bögen, die für 23-30 Sekunden im freien Fall pro arc ermöglichen, während der Null-Schwerkraft erreicht wird. Wer sah Apollo 13 die Hand heben. Okay, jetzt, wer weiß, wie sie es gefilmt? Das ist, wie die es gefilmt.
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