Матеріали на основі аерогелів класифікація підходи до синтезу

Матеріали на основі аерогелів: класифікація, підходи до синтезу та сфери застосування Лекція 14 03. 06. 2015

План лекції 1. Поняття про аерогелі 2. Історія та класифікація аерогелів 3. Перетворення гелів в аерогелі 4. Структура та мікротекстура 5. Сфери застосування аерогелів 2

Поняття про аерогелі Аерогель – це синтетичний пористий надлегкий матеріал, одержаний з гелю шляхом заміни рідкого розчинника на газоподібний без зміни структури. IUPAC: Aerogel is a gel comprised of a microporous solid in which the dispersed phase is a gas 3

Характеристики аерогелів § Структурні (пористість та фрактальність) § Властивості композиту (Ефект Кнудсена…) 4

Історія відкриття 5

Класифікація аерогелів Аерогелі За агрегатним станом За методом синтезу За структурою - Моноліт - Ксерогелі - Мікропористі - Порошок -Кріогелі -Мезопористі -Плівка -Змішані За складом -Однокомпонентні -Багатокомпонентні 6

Класифікація за хімічним складом Металічні Вуглецеві Органічні Zr. O 2, Al 2 O 3, V 2 O 5, Cr 2 O 3 Оксидні Силікатні 7

Золь-гель синтез 8

Дизайн силікатних аерогелів Гідроліз Конденсація 9

Сушка в надкритичних умовах 10

Одержання Гелю

Вуглецеві аерогелі Площа поверхні - 400– 1, 000 m 2/g. Метод синтезу – піроліз (resorcinol– formaldehyde (RF) aerogel 12

Металічні аерогелі 13

Аерографіт Синтез: CVD на темплаті Zn. O § § The density of air is 1, 200 g/m 3 (at 20 °C and 1 atm). Aerographene - 160 g/m 3, or 0. 13 times the density of air at room temperature Advanced Materials Volume 24, Issue 26, pages 3486– 3490, July 10, 2012 14

Методи дослідження Рентгенаморфні, Дослідження поверхні, СЕМ/ТЕМ Недоліки: Гідрофільність, Крихкість, Старіння 15

Застосування Металічні аерогелі 16

Різноманіття 17

Застосування § § § Проект «Стардаст» як матеріал для пасток космічного пилу. радіатор в лічильниках заряджених частинок Черенкова Dunlop включив аерогель у форму своєї нової серії тенісних ракеток… 18

Вироби з аерогелів 19

Властивості та застосування 20

Короткі нотатки § Аерогелі § – матеріали, що володіють найбільшою площею поверхні, найнижчою густиною та тепло та електропровідністю завдяки особливій будові. До аерогелів відносять силікатні, оксидні, металеві, органічні каркасні утворення, більшість з яких одержано в умовах надкритичної сушки 21

Рекомендована література • Aegerter, M. A. ; N. Leventis; M. Koebel (2011). Aerogels Handbook. • • • Springer publishing. ISBN 978 -1 -4419 -7477 -8. Ai Du, Bin Zhou, Zhihua Zhang and Jun Shen // Materials 2013, 6, 941968; N. Bheekhun, A. Rahim A. Talib, M. R. Hassan// Advances in Materials Science and Engineering-V. 2013 G. Hayase, K. Nonomura, G. Hasegawa, K. Kanamori, K. Nakanishi // Chem. Mater. 2015 Liu, W. ; Rodriguez, P. ; Borchardt, L. ; Foelske, A. ; Yuan, J. ; Herrmann, A. K. ; Geiger, D. ; Zheng, Z. ; Kaskel, S. ; Gaponik, N. ; Ko tz, R. ; Schmidt, T. J. ; Eychmu ller, A. Angew. Chem. , Int. Ed. 2013, 52, 9849− 9852. Ruohong Sui and Paul Charpentier // Synthesis of Metal Oxide Nanostructures by Direct Sol−Gel Chemistry in Supercritical Fluids 22