എന്താണ് എയർജെൽ?

എയർജെല്ലിന്റെ ജനനം

1931-ൽ, ആൽക്കഹോളിക് സൂപ്പർക്രിട്ടിക്കൽ ഡ്രൈയിംഗ് ടെക്നിക് ഉപയോഗിച്ച് കിസ്റ്റ്ലർ ദ്രാവകത്തെ ഖരത്തിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചു, വാതകത്തിന്റെ ഘടന ചുരുങ്ങുകയോ തകരുകയോ ചെയ്യാതെ സൂക്ഷിച്ചു, അതിന്റെ ഫലമായി ലോകത്ത് എയർജെൽ ഉണ്ടായി.

എയർജെലിന്റെ നിർവചനം
നാനോമീറ്റർ സ്കെയിൽ സൂക്ഷ്മകണങ്ങൾ പരസ്പരം സംയോജിപ്പിച്ച് ഒരു നാനോമീറ്റർ സ്കെയിൽ പോറസ് നെറ്റ്‌വർക്ക് ഘടന രൂപപ്പെടുത്തുകയും നെറ്റ്‌വർക്ക് അസ്ഥികൂടത്തിൽ ധാരാളം വാതക വിതരണ മാധ്യമങ്ങൾ നിറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു ഭാരം കുറഞ്ഞ നാനോ-പോറസ് അമോർഫസ് ഖര വസ്തുവാണ് എയർജെൽ.

എയറോജലുകൾ ഒരു പ്രവർത്തനപരമായ വസ്തു മാത്രമല്ല, ദ്രവ്യത്തിന്റെ പുതിയ അവസ്ഥ കൂടിയാണ്. പല ഗുണങ്ങളിലും എയർജൽ അവസ്ഥ ദ്രവ്യത്തിന്റെ മറ്റ് അവസ്ഥകളിൽ നിന്ന് അടിസ്ഥാനപരമായി വ്യത്യസ്തമാണ്. ഖര ദ്രവ്യത്തിന് സമാനമായ ഒരു നിശ്ചിത വലുപ്പവും ആകൃതിയും ഇതിനുണ്ട്, എന്നിരുന്നാലും അതിന്റെ ദൃശ്യ സാന്ദ്രത പരമാവധി 1 g/cm³ മുതൽ 0.001 g/cm³ വരെ (വായുവിന്റെ സാന്ദ്രതയേക്കാൾ കുറവാണ്) വരെ വ്യാപിക്കും; അതേസമയം, ഇതിന് ഒരു സ്പോഞ്ച് പോലുള്ള സുഷിര ഘടനയുണ്ട്, മൈക്രോസ്കോപ്പിക് (നാനോ-സ്കെയിൽ അസ്ഥികൂടം), മാക്രോസ്കോപ്പിക് (കണ്ടൻസ്ഡ് മാറ്റർ), മെസോസ്കോപ്പിക് (മൾട്ടി-ലെവൽ, ഫ്രാക്റ്റൽ ഘടന) സ്വഭാവസവിശേഷതകളുടെ ഒന്നിലധികം ഗുണങ്ങളുണ്ട്, ഇത് എയറോജലുകൾക്ക് നിരവധി സവിശേഷ ഗുണങ്ങൾ നൽകുന്നു. ഇത് വളരെ കുറഞ്ഞ താപ ചാലകത, വളരെ കുറഞ്ഞ ഇലാസ്തികത മോഡുലസ്, വളരെ കുറഞ്ഞ ഫോണോൺ നിരക്ക്, വളരെ കുറഞ്ഞ റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചിക, കുറഞ്ഞ ഡൈഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കം, വളരെ കുറഞ്ഞ ശബ്ദ വേഗത, ഉയർന്ന നിർദ്ദിഷ്ട ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, വളരെ വിശാലമായ സാന്ദ്രത, റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചിക വിതരണം മുതലായവ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു.

എയറോജെലുകളുടെ വർഗ്ഗീകരണം
ഏതാണ്ട് എല്ലാ മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റങ്ങളെയും ഉൾക്കൊള്ളുന്ന വൈവിധ്യമാർന്ന എയറോജെലുകൾ ഉണ്ട്. സാധാരണയായി, രാസഘടന അനുസരിച്ച്, അവയെ ഓർഗാനിക് എയറോജെലുകൾ, അജൈവ എയറോജെലുകൾ, സംയുക്ത എയറോജെലുകൾ എന്നിങ്ങനെ തരംതിരിക്കാം. എയറോജെലുകളെ അവയുടെ പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ അനുസരിച്ച് സിലിക്കൺ, കാർബൺ, സൾഫർ, ലോഹ ഓക്സൈഡ്, ലോഹ സംവിധാനങ്ങൾ എന്നിങ്ങനെയും തരംതിരിക്കാം.

എയറോജെല്ലുകളുടെ നിലയും പങ്കും
എയറോജെലുകൾ ലോകത്തെ മാറ്റിമറിക്കുമെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ പറയുന്നു.

യുഎസ് ജേണലായ സയൻസിന്റെ 10-ാമത് ലക്കത്തിൽ, ഏറ്റവും ചർച്ചാവിഷയമായ 250 ശാസ്ത്ര സാങ്കേതിക വിഷയങ്ങളിൽ ഒന്നായി എയർജെൽ പട്ടികപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. 20 ഓഗസ്റ്റ് 2007-ന് ദി ടൈംസ് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തത്, 1 കിലോഗ്രാം ഡൈനാമൈറ്റിന്റെ സ്ഫോടനാത്മക ശക്തിയെ ചെറുക്കാനും 1300°C-ന് മുകളിലുള്ള ബ്ലോട്ടോർച്ചിന്റെ ചൂടിൽ നിന്ന് നിങ്ങളെ അകറ്റി നിർത്താനും കഴിയുന്ന ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ ഖരവസ്തുവാണ് എയർജെൽ എന്നാണ്. സൂപ്പർ-ഇൻസുലേറ്റഡ് സ്പേസ് സ്യൂട്ടുകൾ മുതൽ സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററുകൾ, കാറ്റലിസ്റ്റുകൾ, അടുത്ത തലമുറ ടെന്നീസ് റാക്കറ്റുകൾ വരെ എല്ലാത്തിലും എയർജെലിന്റെ ഉപയോഗം ശാസ്ത്രജ്ഞർ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നു. 1930-കളിലെ ഫിനോളിക് റെസിൻ, 1980-കളിലെ കാർബൺ ഫൈബർ, 1990-കളിലെ സിലിക്കൺ തുടങ്ങിയ ഇതിഹാസ വസ്തുക്കളുമായി മത്സരിക്കാൻ എയർജെൽ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.

ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ ഖരവസ്തുവായി ഗിന്നസ് ബുക്ക് ഓഫ് വേൾഡ് റെക്കോർഡിൽ നിരവധി തവണ എയ്‌റോജെൽ ഇടം നേടിയിട്ടുണ്ട്. വളരെ കുറഞ്ഞ താപ ചാലകതയും അപവർത്തന സൂചികയും ഉള്ള എയ്‌റോജെലിന് മികച്ച ഗ്ലാസ് ഫൈബറുകളേക്കാൾ 39 മടങ്ങ് കൂടുതൽ ഇൻസുലേറ്റിംഗ് കഴിവുണ്ട്. റഷ്യൻ മിർ ബഹിരാകാശ നിലയത്തെയും യുഎസ് മാർസ് പാത്ത്ഫൈൻഡർ റോവറിനെയും താപപരമായി ഇൻസുലേറ്റ് ചെയ്യാൻ എയ്‌റോജെൽ ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്, കൂടാതെ എയ്‌റോസ്‌പേസ് വ്യവസായത്തിൽ ഇതിനകം തന്നെ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിച്ചിട്ടുണ്ട്.

എയർജെൽ വികസനത്തിന്റെ ചരിത്രം
1931-ൽ അമേരിക്കയിലെ സ്റ്റാൻഫോർഡ് സർവകലാശാലയിലെ കിസ്റ്റ്ലറാണ് ആദ്യമായി എയറോജലുകൾ തയ്യാറാക്കിയത്.
1985-ൽ, ജർമ്മനിയിലെ വുർസ്ബർഗ് സർവകലാശാലയിലെ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ഫിസിക്സ് ആണ് ഐഎസ്എ എന്നറിയപ്പെടുന്ന എയറോജലുകളെക്കുറിച്ചുള്ള ആദ്യത്തെ സിമ്പോസിയം സംഘടിപ്പിച്ചത്.
1993-ൽ, സ്‌പേസ് സ്യൂട്ടുകൾ, ബഹിരാകാശ പേടകങ്ങൾ, സ്‌പേസ് ഷട്ടിലുകൾ എന്നിവ ഇൻസുലേറ്റ് ചെയ്യാൻ എയറോജെലുകൾ ഉപയോഗിച്ചു.
2002-ൽ, എയറോജെലുകൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിനും നിർമ്മിക്കുന്നതിനുമായി നാസ കമ്പനിയായ ആസ്പൻ എയർജെൽ സ്ഥാപിതമായി.
2004, ആഭ്യന്തര ചൈനീസ് ഗവേഷണ സ്ഥാപനങ്ങൾ നടത്തിയ എയർജെൽ ഗവേഷണം.
2006-ൽ ചൈനയിലെ ആഭ്യന്തര എയർജെൽ കമ്പനികൾ എയറോജെലുകൾ വികസിപ്പിക്കാൻ തുടങ്ങി.
2017, ചൈന പ്രഖ്യാപിച്ചു, GB/T 34336-201, സുഷിരങ്ങളില്ലാത്ത എയർജൽ കോമ്പോസിറ്റ് ഇൻസുലേഷൻ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ
കാർബൺ ഫൈബർ, എയർജെൽ, സ്പെഷ്യൽ സ്റ്റീൽ, മറ്റ് അടിസ്ഥാന വസ്തുക്കൾ എന്നിവയുടെ ഗവേഷണവും വികസനവും ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നതിനായി 2021 ൽ സ്റ്റേറ്റ് കൗൺസിൽ "2023 ഓടെ കാർബൺ ഉച്ചസ്ഥായിയിലെത്തുന്നതിനുള്ള കർമ്മ പദ്ധതി" പുറപ്പെടുവിച്ചു.

എയറോജെലുകളുടെ പ്രധാന ഗുണങ്ങൾ
(1) അൾട്രാ-ലൈറ്റ്. ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും സാന്ദ്രത കുറഞ്ഞ ഖരവസ്തുവാണ് എയർജെൽ, വായുവിന്റെ പിണ്ഡത്തിന്റെ ആറിലൊന്ന് സാന്ദ്രത ഇതിന് ഉണ്ട്. സാന്ദ്രത വ്യതിയാനത്തിന്റെ പരിധി സാധാരണയായി 0.001~1g/cm³ ആണ്.

(2) ഉയർന്ന സുഷിരവും ഉയർന്ന നിർദ്ദിഷ്ട ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണവും. സുഷിരം 80%~99.9% ആണ്, നിർദ്ദിഷ്ട ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം 200~1000m2/g ആണ്, സുഷിരങ്ങളുടെ സാധാരണ വലിപ്പം 1~100nm ആണ്.

(3) സൂപ്പർ തെർമൽ ഇൻസുലേഷൻ. എയർജെല്ലിന്റെ നേർത്ത നാനോ-നെറ്റ്‌വർക്ക് ഘടന പ്രാദേശിക താപ ഉത്തേജനത്തിന്റെ പ്രചാരണത്തെ ഫലപ്രദമായി പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു, കൂടാതെ അതിന്റെ സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് താപ ചാലകത അനുബന്ധ ഗ്ലാസ്സി മെറ്റീരിയലിനേക്കാൾ 2~3 ഓർഡർ കാന്തിമാനത്തിൽ കുറവാണ്.

എയർജെൽ താപ ഇൻസുലേഷന്റെ തത്വം
കുറഞ്ഞ താപ കൈമാറ്റം: എയർജെല്ലിലെ അനന്തമായ നാനോകണങ്ങൾ ഒരു മെഷ് അസ്ഥികൂടം ഉണ്ടാക്കുന്നു, കൂടാതെ താപത്തിന് അനന്തമായ നാനോകണങ്ങളിലൂടെ മാത്രമേ ഒഴുകാൻ കഴിയൂ. അനന്തമായ നാനോകണങ്ങളിലൂടെ മാത്രമേ താപപ്രവാഹം നടത്താൻ കഴിയൂ, അതിന്റെ ഫലമായി ഖരവസ്തുവിൽ ഏതാണ്ട് അനന്തമായ താപ കൈമാറ്റ പാത ലഭിക്കും. ഖരവസ്തുവിലെ താപ കൈമാറ്റം സാധ്യമായ ഏറ്റവും താഴ്ന്ന നിലയിലേക്ക് കുറയുന്നു.

താപ സം‌വഹനത്തെ തടയൽ : എയറോജലുകളുടെ ശരാശരി സുഷിര വലുപ്പം 20-40 nm ആണ്, ഇത് വാതക തന്മാത്രകളുടെ ശരാശരി സ്വതന്ത്ര ശ്രേണിയായ 69 nm നേക്കാൾ ചെറുതാണ്, കൂടാതെ സുഷിരങ്ങളിലെ വാതക തന്മാത്രകൾക്ക് സ്വതന്ത്രമായി സഞ്ചരിക്കാനുള്ള കഴിവ് നഷ്ടപ്പെടുന്നു, ഇത് സം‌വഹനം മിക്കവാറും അസാധ്യമാക്കുന്നു.

കുറഞ്ഞ താപ വികിരണം : എയറോജലുകളിലെ നാനോകണങ്ങൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്ന സുഷിരഭിത്തികൾ ഇൻഫ്രാറെഡ് ഷീൽഡുകളാണ്, കൂടാതെ അനന്തമായ ഷീൽഡുകൾ താപ വികിരണത്തെ വളരെയധികം കുറയ്ക്കുന്നു.

(4) കാറ്റലിസിസ്. ചെറിയ കണിക വലിപ്പം, ഉയർന്ന നിർദ്ദിഷ്ട ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, എയർജലിന്റെ കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രത എന്നിവ എയർജൽ കാറ്റലിസ്റ്റുകളുടെ പ്രവർത്തനവും സെലക്റ്റിവിറ്റിയും പരമ്പരാഗത കാറ്റലിസ്റ്റുകളേക്കാൾ വളരെ ഉയർന്നതാക്കുന്നു, കൂടാതെ സജീവ ഘടകങ്ങൾ കാരിയറിൽ വളരെ ഏകതാനമായി ചിതറിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ ഇതിന് മികച്ച താപ സ്ഥിരതയുമുണ്ട്, ഇത് പാർശ്വ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ സംഭവവികാസങ്ങൾ ഫലപ്രദമായി കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും.

(5) ശബ്ദ ഇൻസുലേഷൻ. എയറോജലുകളുടെ കുറഞ്ഞ ശബ്ദ പ്രവേഗ ഗുണങ്ങൾ അവയെ അക്കൗസ്റ്റിക് കാലതാമസത്തിനോ ഉയർന്ന താപനിലയിലുള്ള ശബ്ദ ഇൻസുലേഷനോ അനുയോജ്യമായ ഒരു വസ്തുവാക്കി മാറ്റുന്നു. എയർജലിന്റെ അക്കൗസ്റ്റിക് ഇം‌പെഡൻസിന്റെ വേരിയബിൾ ശ്രേണി വലുതാണ് [103 ~ 107kg/(㎡-s)], ഇത് അൾട്രാസോണിക് ഡിറ്റക്ടറുകൾക്ക് കൂടുതൽ അനുയോജ്യമായ അക്കൗസ്റ്റിക് റെസിസ്റ്റൻസ് കപ്ലിംഗ് മെറ്റീരിയലാണ്. അൾട്രാസോണിക് ജനറേറ്ററുകൾക്കും ഡിറ്റക്ടറുകൾക്കും ഉപയോഗിക്കുന്ന പീസോഇലക്ട്രിക് സെറാമിക്സിന്റെ അക്കൗസ്റ്റിക് പ്രതിരോധം 1.5×107kg/(㎡-s) ആണ്, അതേസമയം വായുവിന്റെ അക്കൗസ്റ്റിക് പ്രതിരോധം 400kg/(㎡-s) മാത്രമാണ്. പീസോഇലക്ട്രിക് സെറാമിക്സിനും വായുവിനും ഇടയിലുള്ള അക്കൗസ്റ്റിക് റെസിസ്റ്റൻസ് കപ്ലിംഗ് മെറ്റീരിയലായി 1/4 തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള കനവും ഏകദേശം 0.3g/cm³ സാന്ദ്രതയുമുള്ള സിലിക്കൺ എയർജെൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത് ശബ്ദ തീവ്രത 30dB വർദ്ധിപ്പിക്കാനും, അക്കൗസ്റ്റിക് തരംഗങ്ങളുടെ ട്രാൻസ്മിഷൻ കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്താനും, ഉപകരണ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ സിഗ്നൽ-ടു-നോയ്‌സ് അനുപാതം കുറയ്ക്കാനും കഴിയും.

(6) ഫിൽട്രേഷൻ പ്രകടനം. നാനോസ്ട്രക്ചേർഡ് എയറോജലുകൾ പുതിയ തരം ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയുള്ള വാതക ഫിൽട്രേഷൻ മെറ്റീരിയലായും ഉപയോഗിക്കാം. അസാധാരണമായ വലിയ പ്രത്യേക ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം കാരണം, ശാസ്ത്രജ്ഞർ എയറോജലുകളെ "സൂപ്പർ സ്പോഞ്ചുകൾ" എന്ന് വിളിക്കുന്നു, കൂടാതെ വെള്ളത്തിലെ മാലിന്യങ്ങളെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിനും വെള്ളത്തിൽ നിന്ന് ലെഡ്, മെർക്കുറി എന്നിവ വലിച്ചെടുക്കുന്നതിനും ഇത് അനുയോജ്യമാണ്, ഇത് പാരിസ്ഥിതിക ദുരന്തങ്ങളെ നേരിടുന്നതിനുള്ള മികച്ച വസ്തുവാക്കി മാറ്റുന്നു.

(7) ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ. ശുദ്ധമായ SiO₂ എയർജെൽ സുതാര്യവും നിറമില്ലാത്തതുമാണ്, കൂടാതെ അതിന്റെ അപവർത്തന സൂചിക (1.006~1.06) വായുവിന്റേതിന് വളരെ അടുത്താണ്, അതായത് SiO₂ എയർജെലിന് പ്രകാശത്തിൽ നിന്ന് പ്രതിഫലന നഷ്ടം ഏതാണ്ട് ഇല്ലെന്നും ഫലപ്രദമായി സൂര്യപ്രകാശം കടത്തിവിടാൻ കഴിയുമെന്നും അർത്ഥമാക്കുന്നു. അതിനാൽ, ഇൻസുലേഷനും ശബ്ദ കുറയ്ക്കൽ ഗ്ലാസുകളും നിർമ്മിക്കാൻ ഇത് ഉപയോഗിക്കാം.

കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾക്ക് അല്ലെങ്കിൽ സാങ്കേതിക തീയതി ഷീറ്റ് & മെറ്റീരിയൽ സുരക്ഷാ ഡാറ്റ ഷീറ്റിനായി, ദയവായി ഇമെയിൽ വഴി ഞങ്ങളെ ബന്ധപ്പെടുക: [email protected] , അല്ലെങ്കിൽ +86-28-8411-1861 എന്ന നമ്പറിൽ വിളിക്കുക.

ചില ചിത്രങ്ങളും വാചകങ്ങളും ഇന്റർനെറ്റിൽ നിന്ന് പുനർനിർമ്മിച്ചതാണ്, പകർപ്പവകാശം യഥാർത്ഥ രചയിതാവിന്റേതാണ്. എന്തെങ്കിലും ലംഘനമുണ്ടെങ്കിൽ, ഇല്ലാതാക്കാൻ ഞങ്ങളെ ബന്ധപ്പെടുക.