معرفی آئروژل ها؛ خواص و کاربرد

(قسمت چهارم)

قسمت قبل

رابطه مستقیمى بین روش سنتز آئروژل ها و ساختار آنها وجود دارد و خصوصیات مهم و منحصر به فرد آئروژل ها نیز در گرو نوع ساختار آنها است.

کاربرد به عنوان عایق

آئروژل ها طیف وسیعی از خواص فیزیکی برجسته مانند هدایت حرارتی پایین، خواص مکانیکی مناسب، وزن بسیار پایین و توانایی بالایی در جذب انرژی را دارا می‌باشند. به همین دلایل آئروژل ها گزینه مناسبی برای کاربرد عایق سازی هستند.

کاربرد آئروژل ها به عنوان عایق های حرارتی

آئروژل ها بهترین مواد عایق حرارتی شناخته شده هستند، هدایت پایین آئروژل ها از بافت متخلخل آنها سرچشمه می گیرد که از هوا پر شده است.

کاربرد آئروژل ها به عنوان عایق های صوتی

بطور کلی آئروژل ها عایق های صوتی بسیار خوبی هستند. انتقال صوت در آئروژل ها به نوع گاز درون شبکه ای، و به طور عمده به بافت ماده اولیه بستگی دارد. دامنه و سرعت امواج صوتی در این ترکیبات کاهش می یابد. سرعت امواج طولی صوت در حدود 100 متر بر ثانیه است. این خاصیت، سیلیکا آئروژل ها را برای کاربرد در مقاومت های صوتی، تقویت کننده های مافوق صوت و .... مناسب می سازد. مصارف خانگی آنها به عنوان مثال جهت پوشاندن کف اتاق ها برای جلوگیری از پیچیدن صدای راه رفتن است. از دیگر مصارف آنها در صنایع حمل و نقل و ماشین سازی است. همچنین از این مواد در ساختن اتاق هایی که صدا در فضای آن‌ها منعکس نمی شود استفاده می شود.

كاربردهای اپتیكى

امكان استفاده از آئروژل ها در محدوده طول موج های 100-20 نانومتر به عنوان فیلترهاى نورى وجود دارد. همچنین در ساختار لیزرها نیز كاربرد دارند. فیلم هاى آئروژل می توانند به عنوان پوشش اپتیك بر روى سلول هاى خورشیدى نصب شوند زیرا ضریب شكست پائینى دارند. در ضمن این فیلم ها را به لایه خارجى فیبرهاى نورى نیز اعمال می كنند تا كارآئى جذب نور و ضریب انتشار بهبود یابد.

کاربرد آئروژل به عنوان حامل (Carrier) مواد مختلف:

آئروژل ها می توانند به عنوان حامل ترکیبات مختلف برای مثال رنگدانه ها در داروسازی و کشاورزی استفاده شوند. در مواردی که نیاز به ارتباط گسترده مواد فعال است، آئروژل ها می توانند مثل یک هدایت کننده برای انتقال مواد مختلف باشد. آئروژل ها در مقابل فشار موئینگی مقاوم هستند. برای نگهداری یا حمل مایعاتی پرخطر مثل 1 و 1 دی متیل هیدرازین نامتقارن که برای سوخت موشکها استفاده می شوند، مناسب هستند. علاوه برا این، از این ترکیبات برای محبوس کردن ضایعات رادیواکتیو یا فیلترهای گازی استفاده می شود.

کاربرد آئروژل در پوشش ها

پوشش های آئروژلی در بعضی حوزه ها کاربرد مناسبی دارند. از این جمله می‌توان به الکترونیک، حسگر، کاتالیزور و مهندسی پزشکی اشاره کرد. فیلم های سیلیکا آئروژل به عنوان دی الکتریک بین فلزی در الکترونیک استفاده می شود. فیلم نازک آئروژل از طریق پوشش دهی ریسندگی بستر سیلیکون با مخلوط تتراآلکوکسید سیلان/پروپانول به عنوان سُل، انجام می گیرد. طی فرایند خشک کردن فوق بحرانی بدون اینکه حجم حفره ها تغییر کند حلال خارج می شود.

کاربرد نوری آئروژل ها

سیلیکا آئروژل مواد متخللی هستند که می توانند به صورت شفاف ساخته شوند. کاربردهای نوری آنها به همگن بودنشان بستگی دارد. غیرهمگن بودن در محدوده نانومتر باعث تفرق تابش است؛ به نحوی که وقتی نور از میان یک نمونه می گذرد، بر اثر پدیده تفرق نمونه زرد بنظر می رسد. آئروژل ساخته شده از تترامتوکسی سیلان در متانول طی دو مرحله هیدرولیز کاتالیز شده با باز و تراکم کاتالیز شده با اسید نمونه خوبی با عبور بالاتر از 93 درصد در طول موج 900 نانومتر تولید می کند.

برخی کاربردهای دیگر آئروژل ها

هواپیماهای پر از سوخت در مسافت طولانی در خطر آتش گرفتن هستند. چون آئروژل ضد حریق است، برای جدا کردن بخش مسافران از بخش باک به کار می رود تا احتمال انتقال حریق را کاهش دهد. قرار دادن ائروژل پیرامون موتور هواپیما باعث انتقال حرارت کمتر به سایر بخش ها ی هواپیما نیز می شود و می تواند میزان سرو صدا را نیز کم کند.

می توان از آئروژل به عنوان یک ماده متخلخل برای جمع آوری اجرام ریز فضایی استفاده کرد. یک دسته شبیه راکت تنیس متشکل از آئروژل در این قسمت قرار دارد که به آن غبار روب فضایی گفته می شود.

نفت دریا از طریق لوله های بسیار بلند نفت به پالایشگاه در خشکی انتقال می یابد. وقتی که بستر دریا را ترک می کند نفت داغ و سیال است. اما دمای یخ در مناطق نفت خیز برای مثال در دریای شمال باعث سخت شدن خروج نفت می شود. ائروژل هم اکنون دور لوله ها به کار می رود و آن را جدا از آب نگه می دارد و به همین دلیل نفت هنوز داغ می ماند.

لباس هایی که در آنها ائروژل استفاده شده است برای گرم کردن بدن بسیار مناسب هستند. این لباس های عایق شده با یک لایه پارچه ای متشکل از ائروژل لباسی به ضخامت 3 میلی متر می سازد که افراد را در دمای زیر 50 درجه گرم نگه می دارد.

ائروژل شفاف است و حرارت اندکی را از خود عبور می دهد بنابراین برای ساخت شیشه مناسب است. چون این ساختار شکننده تر است به ناچار باید به صورت یک لایه درون شیشه های معمولی باشد.

آئروژل ها به عنوان نیمه هادی، حسگر و همچنین به عنوان مواد ذخیره کننده انرژی به کار می‌روند. همچنین می‌توانند در پزشکی، کشاورزی، و در محیط زیست جهت تصفیه آب کاربرد داشته باشند. همچنین این ترکیبات در مواد ساختمانی به عنوان ضربه گیر به کاربرده شده اند.