Chimiștii au venit cu o nouă metodă de obținere a aerului - un material foarte ușor, cu caracteristici unice
Într-un moment în care vorbim despre ceva ușor și fără greutate, adesea folosim adjectivul "aerisit". Dar spațiul aerian deține în continuare o masă, deși mic - un metru cub de aer cântărește puțin peste un kilogram. Este posibil să se creeze un material rigid care ar ocupa, de exemplu, un metru cub, dar împreună cu acesta ar cântări mai puțin de un kilogram?
Această problemă a fost rezolvată la începutul secolului trecut de inginerul și chimistul american Stephen Kistler, care este cunoscut ca inventatorul aerogelului.
Aerogelii sunt materialele ușoare ale țării, care dețin și puteri vizibile. Astfel, un cub de aerogel poate rezista unei greutăți de o mie de ori mai mare decât a sa. Fotografie de Kevin Baird / Flickr
Poate că, în multe cititori, prima asociere cu cuvântul "gel" este asociată cu unele remedii cosmetice sau produse chimice de uz casnic. În ciuda faptului că în realitate un gel este un termen complet chimic, care se referă la agregatul format dintr-o rețea tridimensională de macromolecule, un fel de cadru în care lichidul este în vid. Datorită acestui schelet molecular, același gel de duș nu se întinde pe palmă, însă are o formă tangibilă.
Dar, pentru a chema un astfel de gel, aerul simplu este interzis în orice mod - un lichid care se formează mai mult de jumătate, aproape o mie de ori mai greu decât aerul. Aici experimentatorii au avut o idee despre cum să facă materialul ultralight.
Creat prin intermediul tipăririi 3D, macrostructura aerodinamică îi conferă caracteristici mecanice unice, pe lângă faptul că materialul nu își pierde natura "graphene". Foto: Ryan Chen / LLNL Macrostructura aerodinamică creată prin intermediul tipăririi 3D îi conferă caracteristici mecanice unice, iar materialul nu-și pierde natura "graphene". Fotografie: Ryan Chen / LLNL
Dacă luați un gel lichid și scoateți cumva apă de la acesta, înlocuind-o cu spațiul aerian, atunci, în urma gelului, va exista doar un schelet care va oferi duritate, dar în același timp nu va avea în realitate nici o greutate. Acest material a devenit cunoscut ca aerogel. De la inventarea sa în 1930 printre chimiști a început un fel de competiție pentru a crea cea mai ușoară aerogel. Timp de mult timp, cea mai mare parte a materialului pe bază de dioxid de siliciu a fost folosită pentru prepararea sa.
Densitatea unor astfel de aerogeluri de silicon a variat de la zeci la sute de grame pe centimetru cub. Într-un moment în care nanotuburile de carbon au început să fie utilizate ca material, densitatea aerogelurilor a fost efectiv redusă cu două ordine de mărime. De exemplu, aerografiile au o densitate de 0,18 mg / cm3. Pentru astăzi, palmierul celui mai ușor material dur în proprietatea aerografiei, densitatea sa este de numai 0,16 mg / cm3.
Pentru claritate, cubul metru, din aerografiat, cântărește 160 de grame, care este opt mai ușor decât aerul.
Chimistii nu sunt actionati numai de interesul sportiv, iar grafenul a fost folosit ca material pentru aerogeluri pur si simplu. În sine, grafenul deține o mulțime de trăsături unice, care se datorează în mare măsură structurii sale plate. În caz contrar, aerogelurile au și caracteristici speciale, dintre care una este o suprafață specifică imensă care formează mii și sute de metri pătrați pe gram de materie.
O astfel de zonă imensă apare din cauza porozității ridicate a materialului. Combinați particularitățile grafenului cu structura unică a aerogelurilor din chimiști, dar cercetătorii de la laboratorul național pentru aerografiere din anumite motive au venit de asemenea la îndemână și la o imprimantă 3D.
Pentru a imprima aerogelul, a fost mai întâi necesar să creați o cerneală specială pe bază de oxid de grafen. În plus, aceia dintre ei sunt obligați să fie aerografiți, este necesar ca o astfel de cerneală să fie potrivită pentru tipărirea 3D. După ce au rezolvat această problemă, chimiștii au luat în mâinile lor metoda prin care este posibil să se facă o aerografă cu microarhitectura necesară. Acest lucru este extrem de important, deoarece, în afară de particularitățile specifice grafenului, asemenea materiale vor avea și caracteristici fizice fascinante.
Proprietatea pentru mai multe comprimări diferă de aerograful imprimat de metoda "simplă". Una dintre aplicațiile practice ale noului airbrush va fi utilizarea unor baterii electrice flexibile de stocare, unde o suprafață interioară imensă a materialului va fi utilizată ca electrod, în timp ce o structură imprimată îi va oferi flexibilitatea necesară.
Foto: Ryan Chen / LLNL, Kevin Baird / Flickr, Imaginechina / Corbis
Creator: Maxim Abaev
Noul aerogel de lumină
Postări interesante
Articole populare de pe site:
Într-o vreme când vorbim despre imprimarea 3D, imaginați cel mai mult procesul pe o scară mărită, care este vizibilă cu ochiul liber. Criticii spun ...
O nouă dezvoltare, în timp ce în stadiu de testare timpurie, în viitor va permite medicilor să creeze imprimante 3D speciale ...
Ce inovații specifice vor intra în soarta pământenilor până în anul 2100? Prognozele pe paginile Times sunt făcute de doctorul de fizică teoretică, Universitatea ...
Oamenii de știință au creat dezvoltarea auto-asamblării de figuri origami din paginile plate ale materialului, care pot fi folosite la scară largă în robotică, conform ...
Trimiteți-le prietenilor: