Aerogelin Özellikleri

Bir çiçek, bir Bunsen brülöründen gelen bir alev üzerinde asılı duran bir aerojel parçanın üzerindedir. Aerojel mükemmel yalıtım özelliklerine sahiptir ve çiçek alevden korunur.

İsmine rağmen, aerojeller, fiziksel özelliklerinde bir jele benzemeyen katı, sert ve kuru malzemelerdir: isim, jellerden yapıldığı gerçeğinden gelir. Bir aerojel üzerinde yumuşakça bastırmak, tipik olarak küçük bir işaret bile bırakmaz; Sıkıca bastırmak kalıcı bir depresyon bırakacaktır. Oldukça sıkı bir şekilde bastırmak, seyrek yapı içinde felaketli bir bozulmaya neden olur ve bu da daha modern varyasyonların bundan muzdarip olmasa da, cam gibi parçalanmasına neden olur (kırılganlık olarak bilinen bir özellik). Parçalanmaya eğilimli olmasına rağmen, yapısal olarak çok güçlüdür. Etkileyici yük taşıma yetenekleri, ortalama büyüklükteki küresel parçacıkların bulunduğu dendritik mikro yapıya bağlıdır (2–5 nm ) birlikte kümeler halinde birleştirilir. Bu kümeler, 100nm’nin altındaki gözeneklerle, neredeyse fraktal zincirlerin üç boyutlu oldukça gözenekli bir yapısını oluşturur. Gözeneklerin ortalama büyüklüğü ve yoğunluğu, imalat işlemi sırasında kontrol edilebilir.

Aerojel% 99.8 hava olan bir malzemedir. Aerojeller, hava cepleri içeren gözenekli bir katı ağa sahiptir, hava cepleri malzemenin içindeki büyük çoğunluğa sahiptir. Katı malzeme eksikliği, aerojelin neredeyse ağırlıksız olmasına izin verir.

Aerojeller iyi ısı yalıtkanlarıdır, çünkü ısı aktarımı – iletiminin (çoğunlukla yalıtkan gazdan oluşurlar) ve konveksiyonun (mikroyapı net gaz hareketini önler) üç yöntemini neredeyse tamamen ortadan kaldırırlar . Bunlar iyi iletken izolatörlerdir, çünkü çok zayıf ısı iletkenleri olan neredeyse tamamen gazlardan oluşurlar. (Silis aerojel özellikle iyi bir izolatördür, çünkü silika aynı zamanda sıcağın zayıf bir iletkenidir; diğer taraftan metalik veya karbon aerojel daha az etkili olacaktır.) Bunlar iyi bir konvektif inhibitörlerdir, çünkü hava kafesin içinde dolaşamaz. Aerojeller zayıf radyatiftir İzolatörler kızıl ötesi radyasyon (ısıyı transfer eder) içinden geçer.

Higroskopik doğası nedeniyle, aerojel kuru hisseder ve güçlü bir kurutucu gibi davranır. Uzun süre aerojel kullanan insanlar, ciltlerinde kuru kırılgan lekelerin ortaya çıkmasını önlemek için eldiven giyilmelidir.

Bu var hafif renk nedeniyle Rayleigh saçılımı daha kısa dalga boyları arasında görünür ışık nano-boyutlu dendritik yapı ile. Bu, koyu arka planlara karşı dumanlı mavi görünmesine ve parlak arka planlara karşı sararmasına neden olur.

Aerojellerin kendileri hidrofiliktir , ancak kimyasal işlem onları hidrofobik hale getirebilir . Nemi emerlerse, genellikle büzülme gibi yapısal bir değişim geçirirler ve kötüleşir, ancak hidrofobik hale getirilerek bozulma önlenebilir. Hidrofobik iç mekanlara sahip aerojeller, bir çatlak yüzeye nüfuz etse bile, sadece bir dış hidrofobik katmanla aerojellerden daha az bozulmaya duyarlıdır.

Knudsen Etkisi

Aerojeller, içerdikleri gazınkinden daha küçük bir termal iletkenliğe sahip olabilir . Bu, Knudsen etkisinden kaynaklanmaktadır, gazın içerdiği boşluğun boyutu, ortalama serbest yola benzer olduğunda, gazlarda ısıl iletkenliğin azalmasıdır. Etkili olarak, kavite gaz partiküllerinin hareketini kısıtlayarak konveksiyonun ortadan kaldırılmasına ek olarak termal iletkenliği azaltır. Örneğin, havanın ısıl iletkenliği, STP’de ve büyük bir kapta yaklaşık 25mW/m· K’dir, fakat 30 nanometrelik bir gözenekte yaklaşık 5 mW/mK’ye düşer.