Con người không ngừng khám phá và sáng tạo ra nhiều loại vật liệu mới với những tính năng ưu việt. Một trong những thành tựu đáng chú ý của cuộc cách mạng này chính là việc phát hiện Aerogel, một trong những vật liệu nhẹ nhất trên thế giới tính từ trước đến nay.
Vậy Aerogel là gì? Quá trình sản xuất Aerogel như thế nào? Các ứng dụng của nó là gì? Hãy cùng với TCBM khám phá chi tiết hơn về chủ đề này trong bài viết này bạn nhé!
Aerogel là gì?
Aerogel, còn được biết đến với tên gọi Alcogel, được tạo ra từ gel silica (SiO2) và ancol. Tên gọi này xuất phát từ quá trình chế tạo, trong đó rượu bay hơi khỏi gel silica. Mặc dù có thể mô tả đơn giản như vậy, quá trình thực tế để tạo ra Aerogel không chỉ đơn giản là việc rượu bay hơi từ gel silica mà còn đòi hỏi một số bước công nghệ phức tạp.
Về cấu trúc hình thái, Aerogel là một hệ gel khô, tức là không chứa dung môi bên trong hệ gel. Nó có cấu trúc với một lượng lớn lỗ rỗng, tạo nên khối lượng cực kỳ nhẹ, được biết đến như là vật liệu rắn nhẹ nhất trên thế giới. Người ta thường gọi nó là "khói rắn" hoặc "khói đóng băng"
Aerogel là gì?
Lịch sử ra đời
Sự xuất hiện của Aerogel bắt nguồn từ một cuộc đánh cược của Samuel Kistler (1900 – 1975) – một giáo sư hóa học người Mỹ, cùng với đồng nghiệp của ông, Charles Learned. Kistler đã đề xuất rằng “có thể tồn tại một loại gel không lỏng.” Điều này gặp sự nghi ngờ từ nhiều người, vì tính chất lỏng truyền thống được xem là không thể thiếu của gel.
Qua nhiều nghiên cứu, thử nghiệm và nỗ lực không ngừng, Kistler cuối cùng đã thành công trong việc phát hiện ra một loại "gel không lỏng" đặc biệt, tồn tại dưới dạng khí, và ông đặt tên cho nó là Aerogel.
Tuy nhiên, do phương pháp sản xuất của Kistler đòi hỏi kỹ thuật nguy hiểm và chi phí cao, nên đã dẫn đến việc ngừng sản xuất. Sau đó, các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp sản xuất ít độc hại hơn. Thay vì sử dụng gel silica, họ thay thế bằng alkoxide và thay ancol bằng CO2. Qua đó, Aerogel được sản xuất với phương pháp "hồi sinh," giảm độc tố và chi phí thấp hơn.
Aerogel có dạng gel khô
Ưu điểm vượt trội của Aerogel
Aerogel là một loại vật liệu có tính khí lẫn rắn, với 90% thể tích là không khí. Vì vậy, nó chỉ nặng hơn không khí 3 lần và nhẹ hơn thủy tinh đến 1000 lần, đủ nhẹ để đặt lên một bông hoa.
Mặc dù siêu nhẹ, Aerogel có khả năng chịu được trọng lượng từ 500 đến 4000 lần so với trọng lượng của nó. Nó cũng có khả năng cho không khí đi qua, cách nhiệt tốt, chống cháy hiệu quả và có thể thấm cả dầu và nước. Khi kết hợp với các vật liệu khác, nó có thể làm dây dẫn điện hoặc chất cách điện với chất lượng tốt nhất từ trước đến nay.
Nhờ những tính chất đặc biệt này, Aerogel đã trở thành vật liệu tốt nhất trên thế giới. Nó có rất nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và có thể thực hiện những công việc mà trước đây không có vật liệu nào có thể làm được.
Aerogel chịu được vật nặng
Các loại Aerogel
Aerogel silica
Aerogel silica là loại vật liệu phổ biến nhất và được khám phá sớm nhất hiện nay. Với màu xanh đặc trưng, nó thường được gọi là "khói xanh" do hình dạng mờ ảo của nó.
Khối lượng riêng của Aerogel silica dao động từ 0,030 đến 0,35 g/cm3 và diện tích bề mặt lớn khoảng 600-1000 m2/g. Với hệ số dẫn nhiệt chỉ khoảng 10-22 mW/mK, nó có khả năng cách nhiệt tốt hơn rất nhiều so với bông khoáng (khoảng 40 mW/mK), xốp cách nhiệt (khoảng 25 mW/mK) và bông thủy tinh (khoảng 50 mW/mK).
Ngoài ra, Aerogel silica còn có khả năng cách âm tuyệt vời, với vận tốc truyền âm lên đến 100 m/s. Do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cách âm và cách nhiệt.
Aerogel có khả năng cách nhiệt vượt trội
Aerogel oxit kim loại
Aerogel oxit kim loại có nhiều màu sắc khác nhau, tùy thuộc vào loại oxit kim loại tạo ra nó. Ví dụ, Aerogel oxit nhôm, titania và zirconia có màu xanh hoặc trắng, trong khi Aerogel oxit sắt có thể có màu đỏ hoặc vàng đục. Aerogel oxit crom có thể có màu xanh lá cây hoặc xanh dương nhạt. Aerogel oxit nhôm có độ bền cao và được NASA sử dụng để thu hạt vật chất di chuyển với tốc độ cao trong lưới thu bụi vũ trụ.
Aerogel carbon
Aerogel carbon có màu đen và trong suốt. Đây là loại gel khí với độ xốp và diện tích bề mặt lớn, lên tới 400-1000 m2/g. Khả năng dẫn điện của nó có thể đạt 500 scm và có thể thay đổi theo mật độ phân bố rắn trong cấu trúc. Với những đặc tính đặc biệt này, aerogel carbon được coi là một vật liệu tiềm năng cho các thiết bị điện tử.
Hình dạng của Aerogel Carbon
Ứng dụng của vật liệu aerogel
- Vật liệu bảo ôn cho các đường ống nóng lanh, làm đồ bảo hộ.
- Vật liệu cách âm cho rạp chiếu phim, nhà hát, sân vận động, và tàu điện ngầm.
- Vật liệu chống cháy ở nhiệt độ cao.
- Sử dụng trong ngành điện (ắc quy, cảm biến, pin).
- Ngành công nghiệp dầu khí và hấp thụ dầu loang.
- Ngành công nghiệp vũ trụ, mỹ phẩm, dược phẩm.
Ứng dụng cách nhiệt của vật liệu Aerogel
Cách nhiệt ArmaGel - ứng dụng aerogel trong cách nhiệt
Aerogel là một vật liệu có nhiều tính năng ưu việt, đặc biệt là tính cách nhiệt hiệu quả nhất hiện nay với hệ số dẫn nhiệt rất thấp. Công ty Armacell đã sử dụng Aerogel để sản xuất vật liệu cách nhiệt mới mang tên ArmaGel, với công nghệ tiên tiến nhất.
ArmaGel được thiết kế để cung cấp hiệu suất cách nhiệt cao và tiết kiệm năng lượng. Hiện nay, có hai loại sản phẩm ArmaGel được phân phối trực tiếp tại thị trường Việt Nam bởi Công ty TNHH VLXD Toàn Cầu - TCBM:
- ArmaGel HT: Dùng để cách nhiệt cho hệ thống đường ống và thiết bị công nghệ có nhiệt độ cao.
- ArmaGel DT: Dùng để cách nhiệt cho đường ống và thiết bị công nghiệp có môi chất lạnh sâu.
Cách nhiệt Armagel DT
Chúng tôi hy vọng bài viết này cung cấp cho bạn thông tin hữu ích về vật liệu siêu nhẹ Aerogel. Ngoài ra, chúng tôi cũng giới thiệu các ứng dụng đặc biệt của nó, đặc biệt là trong lĩnh vực cách nhiệt. Nếu bạn quan tâm đến sản phẩm cách nhiệt ArmaGel được phân phối tại TCBM, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua số hotline 0911 771 551 hoặc xem thông tin chi tiết dưới đây để được tư vấn và báo giá.
Social