о 300 ° С пружні властивості отриманих аерогелей майже не залежать від температури.
Випробування на розрив були проведені для зразка з щільністю 1 мг/см3, і зразок витримав розтягнення на 16,5%, що абсолютно немислимо для оксидних аерогелей, які при розтягуванні тріскаються відразу. Крім того, жорсткість при розтягуванні вище, ніж при стисненні, тобто зразок мнеться легко, а розтягується насилу.
Цей набір властивостей автори пояснили синергетическим взаємодією графена і нанотрубок, при якому властивості компонентів взаємно доповнюють один одного. Оптимальними властивостями володіє аерогель, що складається порівну із графена і нанотрубок, а зі збільшенням вмісту нанотрубок вони починають утворювати «ковтуни», як в аерогелі тільки з нанотрубок, що призводить до втрати еластичності.
Крім описаних пружних властивостей композитний вуглецевий аерогель володіє і іншими незвичайними властивостями. Він електропровідний, причому електропровідність оборотно змінюється при пружної деформації. Крім того, аерогель із графена і вуглецевих нанотрубок відштовхує воду, але при цьому чудово абсорбує органічні рідини - 1,1 г толуолу на воді було повністю абсорбований шматком аерогелю вагою 3,2 мг за 5 секунд, що показано на малюнку 3.5. Це відкриває прекрасні можливості для ліквідації розливів нафти і очищенні води від органічних рідин: всього 3,5 кг такого аерогелю можуть абсорбувати тонну нафти, що в 10 разів більше, ніж ємність комерційно використовуваного абсорбенту. При цьому абсорбент з композитного аерогелю регенеруючи: завдяки його еластичності і термічної стійкості абсорбована рідина може бути видавлена, як з губки, а залишок просто випалений або видалений випаровуванням. Випробування показали, що властивості зберігаються після 10 таких циклів [3].
Малюнок 3.5 - Абсорбція аерогелю
4. Застосування
У космічних експериментах на борту шаттлів і в апараті Stardust, злітаються недавно до комети, в марсіанських роверах Mars Pathfinder, Spirit і Opportunity застосовувався той самий аерогель, як видно на малюнку 4.1. На 99,8% складається з повітря, у відкритому космосі, відповідно, основний обсяг становить вакуум, що не заважає йому як і раніше зберігати свою міцність.
Малюнок 4.1 - Стільники з алюмінію, заповнені аерогелем
Новий сплеск інтересу до них припав на останні роки. У різних лабораторіях NASA, інших дослідних організаціях США (Лівермор, Берклі) почали створювати численні нові зразки аерогелей (знову-таки, насамперед, з кремнію), які ще яскравіше демонстрували достоїнства цього типу матеріалу XXI століття. Про піні raquo ;, згадали, коли задумали експеримент Stardust. У січні 2004 року цей космічний апарат NASA пройшов через хвіст комети Wild 2. Виготовлена ??з аерогелю величезна пастка виявилася тим шуканим способом, що дозволив зловити і зупинити частинки кометного пилу, що пролітають повз апарату зі швидкістю 6 кілометрів на секунду. Із застосуванням іншої речовини вони чи випарувалися б, або зруйнувалися настільки, що їх не можна було б вивчити.
Хоча, спочатку аерогелі були вельми тендітні, але вчені навчилися виготовляти пружні і гнучкі їх різновиди. Тому аерогель так само застосовують як теплоізоляцію в американських марсоходах.
Що до теплоізоляції будинків - поки це лише перспектива. Але в усякому разі, деякі дослідники вивчають можливість використання аерогелю не тільки для утеплення стін, але і в якості заміни шибці. Адже окремі зразки гелю відрізняються високою прозорістю (у той час, як інші мають легку блакитнувату або жовтувату серпанок, що залежить від переважаючого розміру пір). Крім того, у аерогелю дуже низький коефіцієнт заломлення: десь між 1 і 1,05 (у віконного скла цей показник становить приблизно 1,5).
Згадаймо, колись аерогель не витримав конкуренції з іншими утеплювачами саме через високу ціну. Завдяки своїм властивостям аерогелі мають великий потенціал застосування: матеріали для адсорбції, фільтрації і гетерогенного каталізу, в якості термоізолятора, електродів для батарей і конденсаторів. Аерогель на основі окису заліза з алюмінієвими наночастинками може служити вибухівкою - розробка Ліверморської національної лабораторії ім. Лоуренса, США.
За словами одного з розробників нових видів аерогелей, Меркурі Казанзідіса, професора хімії з Північно-західного Університету в Еванстоні, Іллінойс, унікальні властивості сучасних зразків замороженого диму можуть бути використані де завгодно - від фільтрації забрудненої води та захисту від високих температур до ювелірної промисловості. аерогель графен вуглець атом
Втім, очищення води, ювеліри - це всі мирні додатки. Навіть скло з замороженого диму -...
