A propos aérogel
Aérogel commence comme un gel, un peu comme TM Jell-O. en silice (oxyde de silicium, ou de SiO 2, ce qui est le verre et le quartz sont faits d ') et d'un solvant liquide tel que l'éthanol. Un gel est un système colloïdal dans lequel un réseau de particules solides interconnectées couvre le volume d'un milieu liquide. Jell-O est un gel. Gels sont généralement solides autonomes, mais sont pour la plupart liquide en volume.
Comment Alcogels Made?
Aérogel commence comme un gel, appelé alcogel. Pour vous scientifiques - Alcogels sont fabriqués par polymérisation d'un alkoxyde de silicium (Si (OR) 4 où R est un groupe alkyle) avec de l'eau dans un solvant de mélange (tel que l'éthanol). La réaction se produit par hydrolyse et condensation de l'eau, l'assemblage des molécules d'alcoxyde faisant des liaisons silicium-oxygène pour former des oligomères (mini-polymères). Les oligomères se rejoignent et forment une molécule géante, qui est la partie solide d'un gel. Facile, non? La matrice de silice dans l'alcogel est rempli avec de l'éthanol, ayant des poches minuscules de 5 à 150 nanomètres de diamètre. Ces minuscules poches d'éthanol dans le gel sont appelés nanopores. Nano est le préfixe métrique pour un milliardième, et est un milliardième de mètre nanomètre (nm en abrégé) - proche de la taille de quelques atomes.
Comment aérogel Fait?
Au lieu de l'évaporation du solvant, le gel peut être séché supercrtically. séchage supercritique est un procédé dans lequel du liquide peut être retiré à partir d'un gel sans provoquer le gel de l'effondrement. Les fluides supercritiques sont semi-liquides / semi-gaz qui sont généralement de haute pression et haute température. Tous les liquides peuvent être supercritique. Les fluides supercritiques comme gaz expansion, mais ont une densité et une conductivité thermique plus proche de liquides. Les fluides supercritiques ont également une tension superficielle inférieure à celle des liquides. Supercritique alcogel séchage est un moyen pour le liquide dans le gel de se faufiler lentement hors de la matrice de silice solide sans provoquer la matrice de silice à l'effondrement de l'action capillaire. Cela se fait en chauffant le gel passé point critique de son solvant. Une fois que le liquide a glissé hors du gel, le solvant peut être évacué hors tension comme un gaz. Le solide restant est constitué de silice, avec de minuscules poches (nanopores) rempli d'air, et est de 50 à 99% du volume de l'alcogel d'origine. Ce solide est appelé un aérogel.
Comment est-ce que nous faisons Supercritique séchage?
On appelle cela un manuclave. Il est un autoclave à commande manuelle. J'ai fait ce mot vers le haut. Ce n'est pas dans votre dictionnaire. Cessez de regarder dans votre dictionnaire. Fermez la fenêtre dictionnaire s'il vous plaît maintenant.
Le manuclave est un récipient à haute pression en tubes d'acier et des soupapes à haute pression. Voici comment nous choses supercritiques sec. D'abord, le manuclave est mis sous pression avec CO 2 à 75 atmosphères. Avant tout, nous plaçons les alcogels dans le manuclave sous liquide (donc ils ne sont pas déchiquetés lorsque le navire est pressurzied), pressuriser le manuclave, et éventuellement drainer le liquide hors tension. Ensuite, nous faire tremper les gels sous CO liquide 2. Les alcogels sont trempés dans CO 2 jusqu'à ce que tout le solvant d'origine dans les gels a diffusé sur. Au bout de quelques heures, nous pressuriser le navire à au moins 1 050 livres par pouce carré et 31,1 degrés Celsius (environ 88 degrés F). À ce moment-là, le CO 2 devient un fluide supercritique et peut en toute sécurité diffuser hors des alcogels sans leur causer l'effondrement. Le CO 2 est ensuite évacué hors du récipient et dépressurisé. Nous avons alors aérogels et peut manger (just kidding) Je veux dire les étudier. (Aerojell-O est possible de faire, par la voie).
Parce qu'il est presque complètement l'air et a de telles zones de surface élevée pour la chaleur pour faire dévier contre, aérogel pourrait être utilisé dans les foyers, les entreprises et l'industrie comme superisolation claire. Un morceau de 1 pouce aérogel serait épaisse être un meilleur isolant que 20 sous vide fenêtres thermalpane empilées. Il n'y a qu'un seul problème - aérogel est BLEU pas claire. (Dun dun dun).
Bleu est une couleur, je veux dire, ne me méprends pas. Il est juste que les gens ne veulent pas regarder à travers les fenêtres bleu toute la journée.
Pourquoi aérogels Are Blue
Alors pourquoi est-aérogel bleu? La même raison que le ciel est bleu - diffusion Rayleigh.
la diffusion de Rayleigh est un phénomène optique qui se produit lorsque la lumière blanche diffuse hors des particules plus petites que les longueurs d'onde de la lumière, des particules typiquement de la taille de 5 à 200 nm. Ces particules se dispersent plus facilement les longueurs d'onde plus courtes de la lumière blanche que les longueurs d'onde plus longues, ce qui signifie que le bleu et le violet sont les plus dispersés. Nos yeux sont beaucoup plus sensibles aux longueurs d'onde bleues que de longueurs d'onde violettes, et donc nous ne voyons que la lumière bleue. Les aérogels contiennent des nanoparticules de silice (ce que le verre est fabriqué à partir de nanopores) et de l'air qui ne sont que quelques centaines de fois plus grande que les atomes. Certaines de ces nanoparticules de silice La diffusion de la lumière blanche et faire l'aérogel apparaissent en bleu.
Il pourrait être possible, cependant, de faire clairement aérogel en réduisant la taille et la propagation dans des diamètres des nanoparticules à un point où très peu de lumière bleue et violette est dispersée, et passe la plupart du temps à travers.
Comment, alors, ferions-nous cela?
Comment pouvons-nous une expérience de gravité zéro? Nous le faisons dans KC-135A de la NASA, mieux connu sous le nom, la Vomit Comet.
Le KC-135A vole dans les arcs paraboliques qui permettent 23-30 secondes de chute libre par arc, au cours de laquelle, zéro gravité est atteint. Qui a vu Apollo 13. Raise vos mains. Bon, maintenant, qui sait comment ils ont filmé? Voilà comment le filmé.
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