Эдмонтон дахь лабораторид аэрогель

Эдмонтоны лаборатори дахь аэрогелийн судалгаа, хөгжил

Эдмонтон, Альберта, дэвшилтэт материалын судалгааны чухал төв болж гарч ирсэн, Агааржлийн технологи нь эрдэм шинжилгээний болон үйлдвэрлэлийн лабораториудад онцгой анхаарал хандуулдаг. Аэрогель, ихэвчлэн нэрвэгдсэн байдаг "хөлдөөсөн утаа" тэдний эфирийн дүр төрхтэй холбоотой, шингэн бүрэлдэхүүн хэсэг нь хийгээр солигдсон гелээс гаргаж авсан хэт хөнгөн хатуу материал юм. Үүний үр дүнд онцгой шинж чанартай бодис бий болно: хэт бага нягтралтай, хосгүй дулаан тусгаарлагч, өндөр сүвэрхэг, мөн өргөн уудам дотоод гадаргуутай. Эдмонтон даяарх лабораториуд, голчлон Альбертагийн их сургууль болон тус мужийн өсөн нэмэгдэж буй цэвэр технологийн салбарт, шинэ синтезийн аргуудыг идэвхтэй эхлүүлж байна, тогтвортой түүхий эдийг судлах (ойн аж ахуйн дайвар бүтээгдэхүүнээс целлюлоз гэх мэт), Альберта болон түүнээс цааш чухал бүс нутагт эдгээр наноматериалуудын практик хэрэглээг хөгжүүлэх, эрчим хүчний хэмнэлт гэх мэт, Байгаль орчны байдлаар, болон сансар огторгуй.

Синтез ба материалын найрлага дахь шинэлэг зүйл

Орон нутгийн судалгааны ихэнх нь уламжлалт аэрогелийн сорилтуудыг, тухайлбал эмзэг байдлыг даван туулах зорилготой юм, гигроскопи (чийг шингээх), үйл ажиллагааг сайжруулахын зэрэгцээ үйлдвэрлэлийн өндөр зардал. Ахиц дэвшлийн гол чиглэл бол сэргээгдэх эх үүсвэрээс био суурилсан аэрогель үйлдвэрлэх явдал юм.

Агааржлийн төрөл	Ердийн суурь материал	Эдмонтоны лабораторийн судалгааны гол чиглэл	Боломжит давуу тал
Цахиурын аэрогель	Цахиурын алкоксид	Механик арматур (уян хатан нийлмэл материал бий болгох), хэврэг байдлыг багасгах.	Гайхалтай дулаалгатай; барилгын хэрэглээний бат бөх чанарыг сайжруулсан.
Полимер аэрогель	Төрөл бүрийн органик полимерууд	Тодорхой шингээлт эсвэл уян хатан байдалд зориулж химийн бүтцийг тохируулах.	Олон талт механик шинж чанарууд; шүүлтүүрт ашиглах.
Био суурьтай Эйргель (Жишээ нь e., Целлюлоз)	Нанокристалл целлюлоз (NCC), лигнин	Альберта мужийн ойн аж ахуй/хөдөө аж ахуйн хог хаягдлын урсгалыг хямд өртөгтэй түүхий эд болгон ашиглах.	Тогтвортой, Био задлах боломжтой, ихэвчлэн цахиураас илүү механик бат бөх байдаг.
Нүүрстөрөгчийн аэрогель	Резорцин-формальдегид буюу биомассын прекурсорууд	Эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийн дамжуулалтыг оновчтой болгох (суперконденсаторууд).	Өндөр цахилгаан дамжуулах чадвар; электродуудад хэрэглэх.

Онцлох төсөл бол цахиурын давхар ислийг целлюлозын нано фибртэй хослуулсан эрлийз аэрогель бүтээх явдал юм.. Энэхүү арга нь цахиурын хамгийн сайн тусгаарлагч чанарыг целлюлозоос гаралтай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн сайжруулсан механик бат бэх, тогтвортой байдлын дүр төрхтэй хослуулахыг эрмэлздэг..

REAL-Дэлхийн програмын хэрэг: Газрын тосны асгаралтыг арилгах

Эдмонтоны лабораторийн хэрэглээний аэрогелийн судалгааны гайхалтай жишээ нь байгаль орчныг цэвэрлэхэд чиглэгддэг. Судлаачид тос, усыг ялгахад зориулагдсан гидрофоб ба олеофил целлюлоз дээр суурилсан аэрогель бүтээжээ.. Нэг баримтжуулсан тохиолдолд (зэрэг сэтгүүлд нийтлэгдсэн ACS Хэрэглээний материал & харвал хангамж), баг дахин боловсруулсан цаасан утас болон тусгай гидрофобик бодисуудаас хэт хөнгөн аэрогель бүтээжээ.

Оруулсан үйл явц:

1. Химийн аргаар боловсруулсан целлюлозын утаснаас гель үүсгэх.
2. Нарийхан нано бүтцийг нураахгүйгээр бүх шингэнийг арилгахын тулд уусгагч солилцоо болон хэт чухал CO₂ хатаах аргыг ашиглан UAlberta инженерийн хэд хэдэн лабораторид байдаг..
3. Үүссэн аэрогель нь усны гадаргуугаас түүхий тос болон органик уусгагчийг өөрийн жингээсээ хэд дахин их хэмжээгээр сонгон шингээх онцгой чадварыг харуулсан..
4. Шингээсэн тосыг механик шахалтаар гаргаж авах боломжтой, тос болон аэрогелийн сорбентыг дахин ашиглах боломжийг олгодог.

Энэ хэрэг нь бүс нутгийн хэмжээнд тулгамдаж буй байгаль орчны сорилтыг шууд шийдвэрлэхийн зэрэгцээ орон нутгийн хог хаягдлыг хэрхэн өндөр үр дүнтэй нөхөн сэргээх материал болгон үнэлж болохыг харуулж байна..

---

Түгээмэл асуултууд (FAQ)

1. Аэрогель нь юугаараа ийм үр дүнтэй тусгаарлагч болдог вэ??
Тэдний тусгаарлах хүч нь нано бүтцээс үүдэлтэй: хаа сайгүй сүвэрхэг сүлжээ 90% эзлэхүүн нь агаар юм. Энэ нь дулаан дамжуулах бүх гурван горимыг эрс хязгаарладаг - дамжуулалт (хатуу матриц хамгийн бага байна), конвекц (нүх нь агаарын урсгалд хэтэрхий жижиг байдаг), болон цацраг (тунгалагжуулагчаар багасгаж болно). Цахиурын аэрогель нь зогсонги агаараас бага дулаан дамжуулалттай байж болно.

2. Аэрогель нь маш сайн юм бол яагаад хаа сайгүй хэрэглэдэггүй юм бэ??
Түүхийн хувьд, зардал, эмзэг байдал нь гол саад бэрхшээл байсан. Уламжлалт үйлдвэрлэлд үнэтэй прекурсорууд, эрчим хүч их шаарддаг хатаах үйл явц орно (суперкритик хатаах). Шилэн шилэн эсвэл хөөс гэх мэт ердийн тусгаарлагчаас илүү үнэтэй хэвээр байна, Эдмонтон хотод болон дэлхийн хэмжээнд хүрээлэн буй орчны даралтын хатаах болон био-д суурилсан прекурсоруудын талаар үргэлжилж буй судалгаа нь зардлаа бууруулж, бөөнөөр ашиглахад зориулж үйлдвэрлэх чадварыг сайжруулах чиглэлээр идэвхтэй ажиллаж байна..

3. Аэрогель хэрэглэхэд аюулгүй юу?
Тэдний цул хэлбэрээр, Ихэнх нийлэгжүүлсэн аэрогель нь идэвхгүй, хоргүй байдаг. Гэхдээ, Уламжлалт цахиурын аэрогель нь маш хэврэг бөгөөд бутарсан тохиолдолд нарийн ширхэгтэй тоос үүсгэдэг, Энэ нь лабораторид эсвэл үйлдвэрлэлийн нөхцөлд ажиллах үед амьсгалын замын стандарт тоосонцорыг хамгаалах шаардлагатай. Шинэ нийлмэл болон био суурилсан аэрогель нь илүү бат бөх, аюулгүй ажиллах зорилготой.

4 . Эдмонтон энэ төрлийн судалгаанд хэр тохиромжтой вэ??
Эдмонтон хүчин зүйлсийн хүчтэй нийлбэрээс ашиг тус хүртдэг: Альбертагийн их сургуулийн дэлхийн түвшний инженерчлэл, химийн хөтөлбөрүүд суурь судалгаа хийдэг; аль алиныг нь сорилт үүсгэдэг нөөц олборлох салбар дахь аймгийн мэргэжлийн ур чадвар (Хярглаах) болон түүхий эдийн боломжууд (дайвар бүтээгдэхүүн); Cleantech дахь мужийн инновацийн тэргүүлэх чиглэлүүдийг уялдуулсан; шинж чанарыг тодорхойлох nanoFAB зэрэг тусгай байгууламжууд; Эрчим хүчний судалгааны үр дүнд их сургуулийн хоёр лабораторид түгээмэл хэрэглэгддэг CO2 хатаах төхөөрөмж.

5 . Энд боловсруулсан аэрогелийн хамгийн том хэмжээний хэрэглээ юу вэ??
Барилгын дулаалга нь эрчим хүчний хэмнэлтэд асар их нөлөө үзүүлж байгаа зах зээлийн гол зорилт юм. Био-аэрогель нийлмэл материалууд нь галд тэсвэртэй чийгийн тогтвортой байдлыг сайжруулсан, дээд зэргийн тусгаарлагчийг санал болгодог.,болон цэвэр нийлэг хөөсөнцөртэй харьцуулахад бага биетэй нүүрстөрөгч нь онцгой анхаарал хандуулдаг. Тусгаарласан шиллэгээтэй эсвэл дотоод засал чимэглэлийн хавтангуудыг нэгтгэх асуудлыг идэвхтэй судалж байна.