افزودنی آیروژل سیلیکایی نانومتخلخل به عنوان قوی ترین عایق شناخته شده دنیا

افزودنی آیروژل سیلیکایی نانومتخلخل به عنوان قوی ترین عایق شناخته شده دنیا

آﯾﺮوژلﻫﺎ دﺳﺖ ﻫﺎي ﻣﻮاد ﺟﺎﻣﺪ ﺑﺎ داﻧﺴﯿﻪ ﺑﺴﯿﺎر ﭘﺎﯾﯿﻦ و ﺗﺨﻠﺨﻞ ﺑﺴﯿﺎر ﺑﺎﻻ (ﺑﺎﻻﺗﺮ از 90درﺻﺪ) و ﺳﻄﺢ وﯾﮋه ﺑﺰرگ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﻨﺪ و ﺑﺎ ﻋﻨﻮان دود ﯾﺦ زده ﻧﯿﺰ ﺷﻨﺎﺧﺘﻪ ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪ. آﯾﺮوژل از ﻧﺎﻧﻮذرات ﺑﻪ ﻫﻢ ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ ﺗﺸﮑﯿﻞ ﺷﺪه اﻧﺪ ﮐﻪ ﯾﮏ ﺷﺒﮑﻪ ﺳﻪ ﺑﻌﺪي ﺑﺴﯿﺎر ﻣﺘﺨﻠﺨﻞ ﮐﻪ ﻏﺎﻟﺐ ﺣﻔﺮات آن در اﺑﻌﺎد ﻣﺰو 2اﻟﯽ 50 ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ، را ﺗﺸﮑﯿﻞ ﻣﯽ دﻫﻨﺪ. آﯾﺮوژلﻫﺎي ﺳﯿﻠﯿﮑﺎﯾﯽ داراي ﺳﻄﺢ وﯾﮋه ﺑﺎﻻ 500اﻟﯽ 1200ﻣﺘﺮ ﻣﺮﺑﻊ ﺑﺮ ﮔﺮم، ﺗﺨﻠﺨﻞ ﺑﺴﯿﺎر ﺑﺎﻻ 80اﻟﯽ 98درﺻﺪ، داﻧﺴﯿﻪ ﭘﺎﯾﯿﻦ ﺳﻪ ﻫﺰارم اﻟﯽ دو دﻫﻢ ﮔﺮم ﺑﺮ ﺳﺎﻧﺘﯿﻤﺘﺮ ﻣﮑﻌﺐ، ﻫﺪاﯾﺖ ﮔﺮﻣﺎﯾﯽ ﭘﺎﯾﯿﻦ ده ﻫﺰارم وات ﺑﺮ ﻣﺘﺮ ﮐﻠﻮﯾﻦ، ﺛﺎﺑﺖ دي اﻟﮑﺘﺮﯾﮏ ﺑﺴﯿﺎر ﭘﺎﯾﯿﻦ ﯾﮏ اﻟﯽ دو و ﻧﯿﺰ ﺛﺎﺑﺖ ﺷﮑﺴﺖ ﭘﺎﯾﯿﻦ ﺗﻘﺮﯾﺒﺎً ﯾﮏ و ﭘﻨﺞ ﺻﺪم ﻣﯽ ﺑﺎﺷﻨﺪ. ﺗﺸﮑﯿﻞ آﯾﺮوژلﻫﺎ ﻋﻤﻮﻣﺎً ﺷﺎﻣﻞ دو ﻣﺮﺣﻠﻪ اﺻﻠﯽ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ: ﺗﺸﮑﯿﻞ ژل ﻣﺮﻃﻮب و ﺧﺸﮏ ﮐﺮدن ژل ﻣﺮﻃﻮب ﺑﺮاي رﺳﯿﺪن ﺑﻪ آﯾﺮوژل. اﮔﺮ ﻣﺎﯾﻊ داﺧﻞ ﺣﻔﺮات ژل، ﺑﺪون ﺗﻐﯿﯿﺮ ﯾﺎ اﻧﻘﺒﺎض در ﺳﺎﺧﺘﺎر ﺷﺒﮏ ﻫﺎي ژل ﺑﺎ ﻫﻮا ﺟﺎﯾﮕﺰﯾﻦ ﮔﺮدد، آﯾﺮوژل ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﯽ آﯾﺪ. ﺑﺮاي ﺗﻬﯿﻪ آﯾﺮوژل در اﺑﺘﺪا ﻃﯽ ﻓﺮاﯾﻨﺪ ﺳﻞ- ژل ﯾﮏ ﺷﺒﮑﻪ ﺟﺎﻣﺪ ﻧﺎﻧﻮﺳﺎﺧﺘﺎر ﮐﻪ از ﻫﯿﺪروﻟﯿﺰ و ﭘﻠﯿﻤﺮﯾﺰاﺳﯿﻮن ﭘﯿﺶ ﻣﺎدهﻫﺎي ﻣﺮﺑﻮﻃﻪ اﯾﺠﺎد ﺷﺪه و ﺣﻔﺮات داﺧﻞ آن ﺑﺎ ﻣﺎﯾﻊ ﭘﺮ ﺷﺪه اﺳﺖ، ﺗﺸﮑﯿﻞ ﻣﯽ ﺷﻮد. ﻣﺎﯾﻊ داﺧﻞ ﺣﻔﺮات ﺷﺎﻣﻞ ﺣﻼل اوﻟﯿﻪ و ﻣﺤﺼﻮل ﺟﺎﻧﺒﯽ واﮐﻨﺶ ﻫﺎي ﻫﯿﺪروﻟﯿﺰ و ﭘﻠﯿﻤﺮﯾﺰاﺳﯿﻮن ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. در ﻣﺮﺣﻠﻪ اول ﻓﺮاﯾﻨﺪ ﺳﻞ -ژل ذرات ﺳﯿﻠﯿﮑﺎﯾﯽ ﮐﻠﻮﺋﯿﺪي ﺟﺎﻣﺪ ﯾﻌﻨﯽ ذراﺗﯽ ﺑ ﺎ اﻧﺪازه ﮐﻮﭼﮑﺘﺮ از ﯾﮏ ﻣﯿﮑﺮوﻣﺘﺮ ﯾﺎ ﮐﻤﺎﺑﯿﺶ اﻟﯿﮕﻮﻣﺮ ﻫﺎي ﺧﻄﯽ ﺗﺸﮑﯿﻞ ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ. اﯾﻦ ﺳﻮﺳﭙﺎﻧﺴﯿﻮن ﮐﻠﻮﺋﯿﺪي ذرات ﺟﺎﻣﺪ در ﻣﺎﯾﻊ، ﺳﻞ ﻧﺎﻣﯿﺪه ﻣﯽﺷﻮد. در ﻣﺮﺣﻠﻪ دوم اﯾﻦ ذرات اوﻟﯿﻪ ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﻨﺪ در داﺧﻞ ﺣﻼل ﺑﻪ ﯾﮑﺪﯾﮕﺮ ﻣﺘﺼﻞ ﺷﺪه و ﯾﮏ ﺳﺎﺧﺘﺎر ﺟﺎﻣﺪ ﺑﺎ ﺷﺒﮏﻫﺎي ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ ﺳﻪ ﺑﻌﺪي ﺑﺎ ﺣﻔﺮات ﺑﺎز ﮐﻪ ژل ﻧﺎﻣﯿﺪه ﻣﯽﺷﻮد را ﺑﻪ وﺟﻮد آورﻧﺪ. در اداﻣﻪ ﺑﺮاي ﺑﻪ دﺳﺖ آوردن آﯾﺮوژل، ﺿﺮوري اﺳﺖ ﮐﻪ ﺣﻼل ﺑﺪون اﯾﺠﺎد اﻧﻘﺒﺎض و ﻫﻤﺮﻓﺘﮕﯽ در ژل و ﺗﺨﺮﯾﺐ ﺣﻔﺮات آن ﺧﺎرج ﺷﺪه و ﺳﯿﻠﯿﮑﺎي ﻧﺎﻧﻮﺳﺎﺧﺘﺎر را ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺳﺎﻟﻢ و ﺧﺸﮏ ﺗﺮك ﻧﻤﺎﯾﺪ. ﺑﺪﯾﻦ ﻣﻨﻈﻮر از روشﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺧﺸﮏ ﺳﺎزي اﺗﻤﺴﻔﺮﯾﮏ، ﺧﺸﮏ ﺳﺎزي ﻓﻮق ﺑﺤﺮاﻧﯽ دﻣﺎ ﺑﺎﻻ، ﺧﺸﮏ ﺳﺎزي ﻓﻮق ﺑﺤﺮاﻧﯽ دﻣﺎ ﭘﺎﯾﯿﻦ، ﺧﺸﮏ ﺳﺎزي اﻧﺠﻤﺎدي و ﻏﯿﺮه اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽ ﺷﻮد.

اﺳﺘﻔﺎده از ﻋﺎﯾﻖﻫﺎي ﺣﺮارﺗﯽ و ﺑﺮودﺗﯽ ﭘﯿﺸﺮﻓﺘﻪ ﺑﺎ ﮐﺎراﯾﯽ و ﻃﻮل ﻋﻤﺮ ﺑﺎﻻ ﯾﮑﯽ از ﮔﺰﯾﻨﻪﻫﺎي ﺑﺴﯿﺎر ﻋﻤﻠﯿﺎﺗﯽ و ﻣﻘﺮون ﺑﻪ ﺻﺮﻓﻪ ﺑﺎ ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ اﺟﺮا در ﺗﻤﺎﻣﯽ ﺻﻨﺎﯾﻊ ﯾﮑﯽ از ﺑﻬﺘﺮﯾﻦ ﮔﺰﯾﻨﻪﻫﺎي ﻣﺪﯾﺮﯾﺖ ﮐﻼن اﻧﺮژي اﺳﺖ. ﺣﻮزه ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﺑﺎ 40درﺻﺪ ﻣﺼﺮف اﻧﺮژي ﮐﻞ ﮐﺸﻮر ﻧﺮخ ﻣﺼﺮف ﮔﺎز ﻃﺒﯿﻌﯽ ﻧﺰدﯾﮏ 7ﺑﺮاﺑﺮ ﻣﺘﻮﺳﻂ ﺟﻬﺎﻧﯽ در ﺣﻮزه ﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﮐﺸﻮر و ﻋﺪم اﺟﺮاي ﻗﻮاﻧﯿﻦ ﻣﺒﺤﺚ ﻧﻮزدﻫﻢ اﻧﺮژي ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﻧﺒﻮد ﻋﺎﯾﻖ ﻣﻨﺎﺳﺐ و ﺿﻌﻒ ﻋﺎﯾﻖﻫﺎي ﺳﻨﺘﯽ ﺳﺒﺐ ﺷﺪه اﺳﺖ ﺗﺎ ﻧﯿﺎز ﺑﻪ اﺳﺘﻔﺎده از ﻋﺎﯾﻖﻫﺎي ﻧﻮﯾﻦ ﺿﺮوري ﺑﺎﺷﺪ ]9, 10[. ﯾﮑﯽ از ﻣﻮﻓﻖﺗﺮﯾﻦ و ﭘﺮﻣﺼﺮﻓﺘﺮﯾﻦ ﻣﺤﺼﻮﻻت ﻧﻮﯾﻦ ﺑﺮ ﭘﺎﯾﻪ ﻣﻮاد ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺨﻠﺨﻞ ﮐﻪ ﺗﻘﺮﯾﺒﺎ در ﺗﻤﺎﻣﯽ ﺻﻨﺎﯾﻊ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﺑﻮده و ﺗﺤﻮل ﺑﺰرﮔﯽ در ﮐﺎﻫﺶ ﻣﺼﺮف اﻧﺮژي، ﮐﺎﻫﺶ آﻻ ﯾﻨﺪﮔﯽ، اﻓﺰاﯾﺶ اﯾﻤﻨﯽ و رﻓﺎه ﺻﻨﺎﯾﻊ و ﮐﺎﻫﺶ ﻫﺰﯾﻨﻪﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ آنﻫﺎ داﺷﺘﻪ اﺳﺖ ﻋﺎﯾﻖﻫﺎي ﺣﺮارﺗﯽ و ﺑﺮودﻧﯽ ﻣﺒﺘﻨﯽ ﺑﺮ ﻣﺎده ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺨﻠﺨﻞ آﯾﺮوژل ﺳﯿﻠﯿﮑﺎﯾﯽ اﺳﺖ. ﻫﻢ اﮐﻨﻮن اﻧﻮاع ﻋﺎﯾﻖﻫﺎي ﺣﺮارﺗﯽ و ﺑﺮودﺗﯽ ﺑﺮ ﻣﺒﻨﺎي آﯾﺮوژلﻫﺎي ﺳﯿﻠﯿﮑﺎﯾﯽ ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺨﻠﺨﻞ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪﮐﻪ ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از ﺑﻠﻨﮑﺖ ﻫﺎي ﻣﻨﻌﻄﻒ آﯾﺮوژل در ﺿﺨﺎﻣﺖ ﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ، ﺑﻠﻨﮑﺖﻫﺎي ﺻﻔﺤﻪ اي ﻧﯿﻤﻪ ﺳﺨﺖ، ﮔﺮاﻧﻮل آﯾﺮوژل، ﭘﻮدر آﯾﺮوژل، رﻧﮓ ﻋﺎﯾﻖ ﺣﺮارﺗﯽ ﺣﺎوي آﯾﺮوژل، ﮔﭻ ﺣﺎوي آﯾﺮوژل، ﺳﯿﻤﺎن ﺣﺎوي آﯾﺮوژل، ﻋﺎﯾﻖﻫﺎي ژاﮐﺘﯽ و ﻏﯿﺮه . ﺗﻤﺎﻣﯽ ﺻﻨﺎﯾﻊ ﺑﺰرگ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﭘﺘﺮوﺷﯿﻤﯽ، ﭘﺎﻻﯾﺸﮕﺎه، ﺻﻨﺎﯾﻊ ﻓﺮاورش ﮔﺎز، ﺑﺎﻻدﺳﺘﯽ ﻧﻔﺖ و ﮔﺎز، ﻧﯿﺮوﮔﺎه، ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن، ﺧﻮدرو، ﻧﻈﺎﻣﯽ ﻫﻮا و ﻓﻀﺎ، ذوب ﻓﻮﻻد، ﮐﺸﺘﯽ، ﭘﻮﺷﺎك، رﻧﮓ و رزﯾﻦ، ﺻﻨﺎﯾﻊ ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ، ﻏﺬاﯾﯽ و ﻏﯿﺮه از اﻧﻮاع ﻋﺎﯾﻖﻫﺎي آﯾﺮوژل در دﻧﯿﺎ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽ ﻧﻤﺎﯾﻨﺪ و ﺑﺎ رﺷﺪ ﻣﻀﺎﻋﻔﯽ اﯾﻦ ﻋﺎﯾ ﻖﻫﺎ را ﺟﺎﯾﮕﺰﯾﻦ ﻋﺎﯾﻖﻫﺎي ﺳﻨﺘﯽ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﭘﺸﻢ ﺷﯿﺸﻪ و ﺳﻨﮓ ﻣﯽ ﻧﻤﺎﯾﻨﺪ