МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ
Федеральне державне автономне освітня установа вищої професійної освіти
«САНКТ-Петербурзький державний університет аерокосмічного приладобудування»
КАФЕДРА ТЕХНІЧНОЇ ФІЗИКИ, ЕЛЕКТРОМЕХАНІКИ І РОБОТОТЕХНІКИ
РЕФЕРАТ
Аерогель
з дисципліни: Мікро- і нанотехнології
ВИКОНАВ
СТУДЕНТ ГР. +3321
А. І. Казаков
Санкт-Петербург 2 015
Зміст
Введення
. Що таке аерогель?
. Отримання
3. Властивості
4. Застосування
Висновок
Список використаних джерел
Введення
Одним з незвичайних матеріалів, створених людиною, і, одночасно, найлегшим матеріалом у світі вважається аерогель. Унікальні властивості такого матеріалу в останні дні привертають все більшу увагу не тільки фізиків, що вивчають атомні ядра і елементарні частинки. Значний інтерес в дослідницьких центрах (США, Німеччини та ін.) Виявляють до використання унікальних властивостей аерогелей в прикладних цілях, таких як створення найефективніших теплоізоляторів, носіїв каталізаторів, Звукоїзолятори, поглиначів і фільтрів для газів і рідин і т. П.
Найбільшу увагу до створення самого легкого матеріалу проявив хімік Стівен Кистлер, і в 1931 році він представив публіці результати своєї роботи.
1. Що таке аерогель?
Аерогель (інакше його ще називають замороженим або твердим димом) можна порівняти з затверділої мильною піною. Аерогелі (від лат. Aer - повітря і gelatus - заморожений) - клас матеріалів, що представляють собою гель, в якому рідка фаза повністю заміщена газоподібної. Це матеріали з великою площею поверхні, малою щільністю, що складаються з блоків часток, з'єднаних разом і утворюють високопористих структуру, як видно на малюнку 1.1.
Малюнок 1.1 - Аерогель в руках вченого
Речовини групи аерогелей, які часом називають твердий газ raquo ;, блакитний дим або заморожений дим raquo ;, як видно на малюнку 1.2, відомі досить давно. Історія відкриття аерогелей вельми цікава. У 1931 році американський хімік Стівен Кистлер з Тихоокеанського коледжу Каліфорнія, посперечався з колегою Чарльзом Лернеду, що зможе замінити всю рідину в желе на газ без найменшої усадки об'єму речовини. Так на світ з'явився перший зразок замороженого диму - Напівпрозорого аерогелю з наднизькою щільністю, на дотик нагадує пінополістирол.
Малюнок 1.2 - Аерогель - він же заморожений дим
Ймовірно, найближча аналогія Аерогелі, яку образно нескладно уявити кожному - це пінопласт. Але у випадку аерогелей перегородки складаються з наночастинок розміром 2-5 нм, а порожнисті пори мають розмір менше 100 нм. Таким чином, хоча аерогель класифікується як тверда речовина, до 99% його субстанції - це ні що інше як газ. Однак, за словами вчених, в силу нанорозмірів внутрішньої структури подібних речовин - пір і перегородок raquo ;, одного кубічного сантиметра аерогелю було б достатньо, щоб, будучи розгорнутими raquo ;, ці самі перегородки покрили площу футбольного поля.
Тому структура є настільки мелкоячеистой, що око відмовляється розрізняти ці осередки навіть під мікроскопом (діаметр пор - 20 нанометрів) і такою легкою, що її щільність лише в два з половиною рази більше щільності повітря. До речі, матеріал, створений в JPL і використаний у цій пастці, потрапив у книгу Гіннеса, як тверде тіло з найнижчою щільністю (3 міліграма на кубічний сантиметр). Такі матеріали крім рекордно низької щільності і демонструють ряд унікальних властивостей: твердість, прозорість, жароміцність і т.д.
І при цьому піна досить міцна. Так що на пристойний шматок аерогелю можна спокійно покласти цеглу. Міцність аерогелю на розрив зовсім невелика в порівнянні з конструкційними матеріалами, однак, багаторазово вище, ніж, скажімо, у мильної піни, з якою його мимоволі хочеться порівняти. При сильному навантаженні аерогель тріскається, але в цілому це вельми міцний матеріал - зразок аерогелю може витримати навантаження в 2000 разів більше власної ваги. За рахунок релєївського розсіювання світла на деревовидних структурах вони виглядають блакитнуватими у відбитому світлі і світло-жовтими у прохідному.
Поширені аерогелі на основі аморфного діоксиду кремнію (SiO 2), глиноземів (Al 2 O 3), а також оксидів хрому і о...
