Aerogel merupakan bahan ultralight berpo
https://en.wikipedia.org/wiki/Aerogel
Aerogel merupakan bahan ultralight berpori sintetis yang berasal dari gel, dimana komponen cairan
gel telah diganti dengan gas. [1] Hasilnya adalah padat dengan sangat rendah kepadatan [2] dan
konduktivitas termal yang rendah. Julukan termasuk asap beku, [3] asap padat, udara padat, atau
asap biru karena sifat tembus dan jalan beraikan cahaya dalam materi. Rasanya seperti polystyrene
diperluas rapuh untuk disentuh. Aerogels dapat dibuat dari berbagai senyawa kimia. [4]
Aerogel pertama kali diciptakan oleh Samuel Stephens Kistler pada tahun 1931, sebagai hasil dari
taruhan [rujukan?] Dengan Charles Belajar siapa bisa menggantikan cairan dalam "jeli" dengan gas
tanpa menyebabkan penyusutan. [5] [6]
Aerogels diproduksi dengan mengekstraksi komponen cairan dari gel melalui pengeringan superkritis.
Hal ini memungkinkan cairan yang akan perlahan-lahan kering tanpa menyebabkan matriks padat di
gel runtuh dari kapiler, seperti yang akan terjadi dengan penguapan konvensional. The aerogels
pertama diproduksi dari gel silika. kemudian bekerja Kistler yang terlibat aerogels berdasarkan
alumina, kromia dan timah dioksida. aerogels karbon pertama kali dikembangkan pada akhir 1980an. [rujukan?]
Aerogel tidak memiliki bahan yang ditunjuk dengan rumus set kimia tetapi istilah ini digunakan untuk
mengelompokkan semua bahan dengan struktur geometris tertentu. [7]
Meskipun nama mereka, aerogels adalah bahan solid, kaku, dan kering yang tidak menyerupai gel
dalam sifat fisik mereka: Nama berasal dari fakta bahwa mereka terbuat dari gel. Menekan lembut
pada aerogel biasanya tidak meninggalkan bahkan tanda minor; menekan lebih tegas akan
meninggalkan depresi permanen. Menekan sangat tegas akan menyebabkan kerusakan bencana
dalam struktur jarang, menyebabkan ia pecah seperti kaca - properti yang dikenal sebagai
kerapuhan; meskipun variasi yang lebih modern tidak menderita ini. Terlepas dari kenyataan bahwa
itu adalah rawan pecah, sangat kuat struktural. Its kemampuan bantalan mengesankan beban yang
disebabkan oleh mikro dendritik, di mana partikel berbentuk bola dari ukuran rata-rata (2-5 nm) yang
menyatu bersama menjadi cluster. kelompok ini membentuk struktur yang sangat berpori tiga
dimensi dari rantai hampir fraktal, dengan pori-pori hanya di bawah 100 nm. Ukuran rata-rata dan
kepadatan pori-pori dapat dikontrol selama proses manufaktur.
Aerogel adalah bahan yang 98,2% udara. Kurangnya bahan padat memungkinkan aerogel menjadi
hampir ringan. Alasan untuk perbedaan dalam komposisi struktur aerogel yang. Aerogel memiliki
jaringan padat berpori yang berisi kantong udara, dengan kantong udara mengambil sebagian besar
ruang dalam materi. [8]
Aerogels merupakan isolator termal yang baik karena mereka hampir membatalkan dua dari tiga
metode perpindahan panas (konveksi, konduksi, dan radiasi). Mereka adalah isolator konduktif yang
baik karena mereka terdiri hampir seluruhnya dari gas, dan gas adalah konduktor panas yang sangat
miskin. (Silica Aerogel sangat baik karena silika juga merupakan konduktor panas yang buruk; Aerogel
logam, di sisi lain, akan kurang efektif.) Mereka adalah inhibitor konvektif yang baik karena udara
tidak bisa beredar melalui kisi-kisi. Aerogels merupakan isolator radiasi miskin karena radiasi
inframerah (yang memindahkan panas) melewati mereka.
Karena sifat higroskopis nya, aerogel terasa kering dan bertindak sebagai pengering yang kuat. Orang
penanganan aerogel untuk waktu yang diperpanjang harus memakai sarung tangan untuk mencegah
munculnya bintik rapuh kering pada kulit mereka.
Sedikit warna yang ada adalah karena Rayleigh hamburan dari panjang gelombang yang lebih pendek
dari cahaya tampak dengan struktur dendritik berukuran nano. Hal ini menyebabkan untuk muncul
biru berasap terhadap latar belakang gelap dan kekuningan terhadap latar belakang terang.
Aerogel adalah jaringan berpori terbuka. Perbedaan antara jaringan berpori terbuka dan jaringan
berpori tertutup adalah bahwa jaringan berpori terbuka memungkinkan gas untuk memasuki dan
meninggalkan substansi tanpa batasan apapun, sementara jaringan berpori tertutup perangkap gas
dalam materi. [9]
Aerogels sendiri adalah hidrofilik, tetapi pengobatan kimia dapat membuat mereka hidrofobik. Jika
mereka menyerap kelembaban mereka biasanya mengalami perubahan struktural, seperti kontraksi,
dan memburuk, tetapi degradasi dapat dicegah dengan membuat mereka hidrofobik. Aerogels
dengan interior hidrofobik kurang rentan terhadap degradasi dari Aerogels dengan hanya lapisan
hidrofobik luar, bahkan jika celah menembus permukaan. pengobatan hidrofobik memfasilitasi
pengolahan karena memungkinkan penggunaan pemotong jet air.
efek Knudsen
Aerogels mungkin memiliki konduktivitas termal lebih kecil dari gas yang dikandungnya. Hal ini
disebabkan oleh efek Knudsen, pengurangan konduktivitas termal gas ketika ukuran rongga meliputi
gas menjadi sebanding dengan jalan bebas rata-rata. Efektif, rongga membatasi pergerakan partikel
gas, mengurangi konduktivitas termal selain menghilangkan konveksi. Misalnya, konduktivitas termal
udara sekitar 25 mW / m · K di STP dan dalam wadah besar, namun menurun hingga sekitar 5 mW /
m · K dalam pori 30 nanometer dengan diameter. [10]
Struktur
struktur aerogel adalah hasil dari polimerisasi sol-gel, yang ketika monomer (molekul sederhana)
bereaksi dengan monomer lain untuk membentuk sol atau zat yang terdiri dari terikat, makromolekul
silang dengan deposito larutan cair di antara mereka. Ketika bahan yang kritis dipanaskan cairan
diuapkan dan terikat, cross-linked frame makromolekul yang tertinggal. Hasil polimerisasi dan
pemanasan penting adalah penciptaan bahan yang memiliki struktur yang kuat berpori
diklasifikasikan sebagai aerogel. [11]
waterproofing
Aerogel mengandung partikel yang 2-5 nm diameter. Setelah proses menciptakan Aerogel, itu akan
berisi sejumlah besar kelompok hidroksil di permukaan. Gugus hidroksil dapat menyebabkan reaksi
yang kuat saat menyimpannya di dalam air. aerogel yang serempak akan larut dalam air. Salah satu
cara untuk tahan air aerogel hidrofilik adalah dengan merendam aerogel dengan beberapa kimia
dasar yang akan menggantikan gugus hidroksil dengan kelompok-kelompok non-polar di permukaan,
kelompok non-polar (-atau) adalah yang paling efektif bila R adalah gugus alifatik. [12]
Porositas aerogel
Ada beberapa cara untuk menentukan porositas aerogel; tiga metode utama adalah adsorpsi gas,
Mercury porosimetry, dan Metode Hamburan. Dalam adsorpsi nitrogen gas pada titik didihnya
diserap ke dalam sampel aerogel. Gas yang teradsorpsi tergantung pada ukuran pori-pori dalam
sampel dan pada tekanan parsial gas relatif terhadap tekanan jenuh. Mengukur volume gas
teradsorpsi dengan menggunakan Brunnauer, emmit dan, Teller rumus (BET) memberikan luas
permukaan spesifik sampel. Pada tekanan parsial tinggi di adsorpsi / desorpsi persamaan Kelvin
memberikan distribusi ukuran pori sampel. Dalam Mercury porosimetry, merkuri dipaksa ke dalam
sistem berpori aerogel untuk menentukan ukuran pori-pori, tetapi metode ini sangat tidak efisien
karena bingkai yang solid dari aerogel akan runtuh dari gaya tekan yang tinggi. Metode Hamburan
melibatkan sudut defleksi bergantung radiasi dalam sampel aerogel. sampel dapat partikel padat
atau pori-pori. radiasi masuk ke materi dan menentukan geometri fraktal dari jaringan aerogel pori.
Panjang gelombang radiasi terbaik untuk digunakan adalah X-ray dan neutron. Aerogel juga
merupakan jaringan berpori terbuka, perbedaan antara jaringan berpori terbuka dan jaringan berpori
tertutup adalah bahwa dalam jaringan terbuka, gas dapat memasuki dan meninggalkan substansi
tanpa batasan apapun. Sementara jaringan berpori tertutup perangkap gas dalam bahan
memaksanya untuk tinggal di dalam pori-pori. [13]
Aerogel merupakan bahan ultralight berpori sintetis yang berasal dari gel, dimana komponen cairan
gel telah diganti dengan gas. [1] Hasilnya adalah padat dengan sangat rendah kepadatan [2] dan
konduktivitas termal yang rendah. Julukan termasuk asap beku, [3] asap padat, udara padat, atau
asap biru karena sifat tembus dan jalan beraikan cahaya dalam materi. Rasanya seperti polystyrene
diperluas rapuh untuk disentuh. Aerogels dapat dibuat dari berbagai senyawa kimia. [4]
Aerogel pertama kali diciptakan oleh Samuel Stephens Kistler pada tahun 1931, sebagai hasil dari
taruhan [rujukan?] Dengan Charles Belajar siapa bisa menggantikan cairan dalam "jeli" dengan gas
tanpa menyebabkan penyusutan. [5] [6]
Aerogels diproduksi dengan mengekstraksi komponen cairan dari gel melalui pengeringan superkritis.
Hal ini memungkinkan cairan yang akan perlahan-lahan kering tanpa menyebabkan matriks padat di
gel runtuh dari kapiler, seperti yang akan terjadi dengan penguapan konvensional. The aerogels
pertama diproduksi dari gel silika. kemudian bekerja Kistler yang terlibat aerogels berdasarkan
alumina, kromia dan timah dioksida. aerogels karbon pertama kali dikembangkan pada akhir 1980an. [rujukan?]
Aerogel tidak memiliki bahan yang ditunjuk dengan rumus set kimia tetapi istilah ini digunakan untuk
mengelompokkan semua bahan dengan struktur geometris tertentu. [7]
Meskipun nama mereka, aerogels adalah bahan solid, kaku, dan kering yang tidak menyerupai gel
dalam sifat fisik mereka: Nama berasal dari fakta bahwa mereka terbuat dari gel. Menekan lembut
pada aerogel biasanya tidak meninggalkan bahkan tanda minor; menekan lebih tegas akan
meninggalkan depresi permanen. Menekan sangat tegas akan menyebabkan kerusakan bencana
dalam struktur jarang, menyebabkan ia pecah seperti kaca - properti yang dikenal sebagai
kerapuhan; meskipun variasi yang lebih modern tidak menderita ini. Terlepas dari kenyataan bahwa
itu adalah rawan pecah, sangat kuat struktural. Its kemampuan bantalan mengesankan beban yang
disebabkan oleh mikro dendritik, di mana partikel berbentuk bola dari ukuran rata-rata (2-5 nm) yang
menyatu bersama menjadi cluster. kelompok ini membentuk struktur yang sangat berpori tiga
dimensi dari rantai hampir fraktal, dengan pori-pori hanya di bawah 100 nm. Ukuran rata-rata dan
kepadatan pori-pori dapat dikontrol selama proses manufaktur.
Aerogel adalah bahan yang 98,2% udara. Kurangnya bahan padat memungkinkan aerogel menjadi
hampir ringan. Alasan untuk perbedaan dalam komposisi struktur aerogel yang. Aerogel memiliki
jaringan padat berpori yang berisi kantong udara, dengan kantong udara mengambil sebagian besar
ruang dalam materi. [8]
Aerogels merupakan isolator termal yang baik karena mereka hampir membatalkan dua dari tiga
metode perpindahan panas (konveksi, konduksi, dan radiasi). Mereka adalah isolator konduktif yang
baik karena mereka terdiri hampir seluruhnya dari gas, dan gas adalah konduktor panas yang sangat
miskin. (Silica Aerogel sangat baik karena silika juga merupakan konduktor panas yang buruk; Aerogel
logam, di sisi lain, akan kurang efektif.) Mereka adalah inhibitor konvektif yang baik karena udara
tidak bisa beredar melalui kisi-kisi. Aerogels merupakan isolator radiasi miskin karena radiasi
inframerah (yang memindahkan panas) melewati mereka.
Karena sifat higroskopis nya, aerogel terasa kering dan bertindak sebagai pengering yang kuat. Orang
penanganan aerogel untuk waktu yang diperpanjang harus memakai sarung tangan untuk mencegah
munculnya bintik rapuh kering pada kulit mereka.
Sedikit warna yang ada adalah karena Rayleigh hamburan dari panjang gelombang yang lebih pendek
dari cahaya tampak dengan struktur dendritik berukuran nano. Hal ini menyebabkan untuk muncul
biru berasap terhadap latar belakang gelap dan kekuningan terhadap latar belakang terang.
Aerogel adalah jaringan berpori terbuka. Perbedaan antara jaringan berpori terbuka dan jaringan
berpori tertutup adalah bahwa jaringan berpori terbuka memungkinkan gas untuk memasuki dan
meninggalkan substansi tanpa batasan apapun, sementara jaringan berpori tertutup perangkap gas
dalam materi. [9]
Aerogels sendiri adalah hidrofilik, tetapi pengobatan kimia dapat membuat mereka hidrofobik. Jika
mereka menyerap kelembaban mereka biasanya mengalami perubahan struktural, seperti kontraksi,
dan memburuk, tetapi degradasi dapat dicegah dengan membuat mereka hidrofobik. Aerogels
dengan interior hidrofobik kurang rentan terhadap degradasi dari Aerogels dengan hanya lapisan
hidrofobik luar, bahkan jika celah menembus permukaan. pengobatan hidrofobik memfasilitasi
pengolahan karena memungkinkan penggunaan pemotong jet air.
efek Knudsen
Aerogels mungkin memiliki konduktivitas termal lebih kecil dari gas yang dikandungnya. Hal ini
disebabkan oleh efek Knudsen, pengurangan konduktivitas termal gas ketika ukuran rongga meliputi
gas menjadi sebanding dengan jalan bebas rata-rata. Efektif, rongga membatasi pergerakan partikel
gas, mengurangi konduktivitas termal selain menghilangkan konveksi. Misalnya, konduktivitas termal
udara sekitar 25 mW / m · K di STP dan dalam wadah besar, namun menurun hingga sekitar 5 mW /
m · K dalam pori 30 nanometer dengan diameter. [10]
Struktur
struktur aerogel adalah hasil dari polimerisasi sol-gel, yang ketika monomer (molekul sederhana)
bereaksi dengan monomer lain untuk membentuk sol atau zat yang terdiri dari terikat, makromolekul
silang dengan deposito larutan cair di antara mereka. Ketika bahan yang kritis dipanaskan cairan
diuapkan dan terikat, cross-linked frame makromolekul yang tertinggal. Hasil polimerisasi dan
pemanasan penting adalah penciptaan bahan yang memiliki struktur yang kuat berpori
diklasifikasikan sebagai aerogel. [11]
waterproofing
Aerogel mengandung partikel yang 2-5 nm diameter. Setelah proses menciptakan Aerogel, itu akan
berisi sejumlah besar kelompok hidroksil di permukaan. Gugus hidroksil dapat menyebabkan reaksi
yang kuat saat menyimpannya di dalam air. aerogel yang serempak akan larut dalam air. Salah satu
cara untuk tahan air aerogel hidrofilik adalah dengan merendam aerogel dengan beberapa kimia
dasar yang akan menggantikan gugus hidroksil dengan kelompok-kelompok non-polar di permukaan,
kelompok non-polar (-atau) adalah yang paling efektif bila R adalah gugus alifatik. [12]
Porositas aerogel
Ada beberapa cara untuk menentukan porositas aerogel; tiga metode utama adalah adsorpsi gas,
Mercury porosimetry, dan Metode Hamburan. Dalam adsorpsi nitrogen gas pada titik didihnya
diserap ke dalam sampel aerogel. Gas yang teradsorpsi tergantung pada ukuran pori-pori dalam
sampel dan pada tekanan parsial gas relatif terhadap tekanan jenuh. Mengukur volume gas
teradsorpsi dengan menggunakan Brunnauer, emmit dan, Teller rumus (BET) memberikan luas
permukaan spesifik sampel. Pada tekanan parsial tinggi di adsorpsi / desorpsi persamaan Kelvin
memberikan distribusi ukuran pori sampel. Dalam Mercury porosimetry, merkuri dipaksa ke dalam
sistem berpori aerogel untuk menentukan ukuran pori-pori, tetapi metode ini sangat tidak efisien
karena bingkai yang solid dari aerogel akan runtuh dari gaya tekan yang tinggi. Metode Hamburan
melibatkan sudut defleksi bergantung radiasi dalam sampel aerogel. sampel dapat partikel padat
atau pori-pori. radiasi masuk ke materi dan menentukan geometri fraktal dari jaringan aerogel pori.
Panjang gelombang radiasi terbaik untuk digunakan adalah X-ray dan neutron. Aerogel juga
merupakan jaringan berpori terbuka, perbedaan antara jaringan berpori terbuka dan jaringan berpori
tertutup adalah bahwa dalam jaringan terbuka, gas dapat memasuki dan meninggalkan substansi
tanpa batasan apapun. Sementara jaringan berpori tertutup perangkap gas dalam bahan
memaksanya untuk tinggal di dalam pori-pori. [13]