Kako ustvariti airgel: Novosibirsk poskusi

Natalija Kupina

Gradivo portala Znanost v Sibiriji .

Aerogeli so posebne strukture, v katerih se tekoča faza popolnoma nadomesti s plinasto. Imajo številne edinstvene lastnosti: trdoto, prosojnost, toplotno odpornost, izjemno nizko toplotno prevodnost in tako naprej.

Kako nastaja airgel? Njegova sinteza je sestavljena iz več stopenj. Najprej morate mešati raztopino, ki vsebuje silicijeve spojine, s katalizatorjem in vodo. Ko pride do kemične reakcije, se v njej pojavi zelo majhno veliko več nanometrov, netopnih delcev kremena. Ko jih je veliko, se začnejo lepiti v dolgih verigah, ki se nato prepletajo, masa pa postane negibna. Nadalje se nastala snov strdi: nastane gel, ki je podoben želeju. Zaradi dejstva, da je struktura trdne faze te snovi zelo občutljiva, jo je treba posušiti pod posebnimi, nadkritičnimi pogoji. Umetnost je narediti bloke materiala popolne in pregledne. Z vsemi uporabnimi lastnostmi so precej krhke - enostavno jih je zlomiti z rokami.

Znanstvene raziskave o razvoju tehnologije sinteze aerogel v ZSSR so se začele v Novosibirsk Academgorodok pred tridesetimi leti. Delo je sprožil zaposleni na Inštitutu za jedrsko fiziko sibirske veje Akademije znanosti ZSSR, doktor fizikalnih in matematičnih znanosti Aleksej Pavlovič Onučin, znani znanstvenik, specialist na področju poskusov trčenja snopov. Za te poskuse fiziki tradicionalno uporabljajo Cherenkove števce, ki zaznajo Vavilov-Čerenkovo ​​sevanje. Njegovo bliskavico povzroči nabito delce, ki se giblje v določenem mediju, in aegel je najbolj primeren za zaznavanje fotonov po njihovih lastnostih.

Pozabljeni sovjetski žigi: Uralets

Znanstveniki INP so se obrnili na svoje kolege z Inštituta za katalizo sibirske podružnice Akademije znanosti ZSSR, kjer se je s predložitvijo Jurija Yermakova, doktorja kemijskih znanosti, začela proizvodnja inovativnega materiala. Zdaj je zanesljivo reči, da so bile te študije leta pred trenutnim trendom dela na tem področju nanotehnologije in zahodni kolegi so uspeli ponoviti dosežke novosibirskih specialcev šele v poznih devetdesetih letih.

Sprva so v detektorju osnovnih delcev KEDR uporabljali aerogel, ki deluje na napravi VEPP-4M Inštituta za jedrsko fiziko, imenovano po G.I. Budker SB RAS. Znanstveniki Inštituta za katalizo. G.K. Boreskov SB RAS je moral proizvesti 2000 litrov tega materiala.

Strokovnjaki trdijo, da je novosibirški letalnik po številnih parametrih najboljši na svetu in presega tuje analoge - na primer japonske. Zdaj IC SB RAS in INP SB RAS aktivno sodelujeta z Nacionalnim laboratorijem Thomas Jefferson (ZDA) - ameriški specialisti, ki preučujejo lastnosti hadronov, so izdelani bloki materiala. Prej so izdelek Novosibirsk uporabljali za poskuse, ki jih je izvedel CERN, zdaj pa ga uporabljajo v univerzalnem detektorju AMS02 na Mednarodni vesoljski postaji - naprava registrira tokove protonov, antiprotonov in jeder.

Natalija Kupina, asistentka laboratorija, INP SB RAS Aleksander Tarkov (levo) in višji raziskovalec, INP SB RAS, kandidat za fiziko in matematiko Evgenij Kravčenko (desno)

"Airgel je bil že uporabljen v vesoljskih poskusih za lovljenje mikrometeoritov in kozmičnega prahu - ti poskusi so bili izvedeni na postaji Mir in ameriškem prevozu, " ugotavlja Jevgenij Kravčenko, kandidat fizikalnih in matematičnih znanosti, višji raziskovalec na INP SB RAS. - poseben aparat je v okviru projekta Stardust zajel snov, ki se nahaja v repu kometa Vilda-2, v bloke airgel, saj prav ta material lahko upočasni delce, ki letijo z izjemno veliko hitrostjo, ne da bi pri tem pregrevali in ne uničili niti organskih molekul.

V prihodnosti naj bi letalnik uporabil za registracijo elementarnih delcev na bodočem trkalniku INP SB RAS - Super Charm Tau Factory. Vendar temeljna znanost ni edino področje uporabe tega gradiva. Med trdnimi snovmi je najboljša v toplotnoizolacijskih lastnostih - predvsem je njegova učinkovitost za 50 odstotkov večja kot pri uporabi pene.

"Če v toplotno izolacijsko ploščo, kjer je vakuum med stenami, dodate zračni vložek, se bodo njegove lastnosti znatno izboljšale, " pravi višji raziskovalec na Inštitutu za katalizo, imenovan po G.K. Boreskova SB RAS Kandidat kemijskih znanosti Alexander Fedorovich Danilyuk.

Druga zanimiva lastnost materiala je sposobnost oddajanja vidne svetlobe, zamude infrardečega sevanja in akumulacije toplote. Prozorne plošče z zračnimi vložki je mogoče postaviti v okno z dvojnim steklom: to bo tudi v Sibiriji omogočilo gradnjo hiš z okni čez celotno steno in ne bojte se, da bo v notranjosti hladno.

Kot ugotavljajo znanstveniki, je to sicer zelo draga metoda, vendar tehnološko ni ovir za njeno uporabo v gradbeništvu, izvajanje pa lahko pričakujemo v prihodnjih desetletjih. Zdaj se je na zahodu začela industrijska uporaba airgel čipov, ki se uporabljajo za toplotno izolacijo v oknih z dvojnim steklom.

Po besedah ​​Jevgenija Anatoliviča Kravčenka je airgel precej učinkovit in kot zvočni izolator - to je mogoče uporabiti pri gradnji potniških zrakoplovov, da se čim bolj zmanjša hrup motorjev v kabini.

Pavel Krasin

Vam je članek všeč?

Naročite se na novice in spremljajte najzanimivejše in koristne novice. V redu Strinjam se s pravili spletnega mesta Hvala. Na vaš e-naslov smo poslali potrditveno sporočilo.

Priporočena

Odnesli v večnost: bojne vrste borodinskega tipa
2019
Boksar na avtocesti: Boksarski motor za izgorevanje
2019
WhatsApp bo dobil iskanje slik
2019