ఏరోజెల్ అంటే ఏమిటి?

ఎయిర్‌జెల్ జననం

1931లో, కిస్ట్లర్ ఆల్కహాలిక్ సూపర్‌క్రిటికల్ డ్రైయింగ్ టెక్నిక్‌ని ఉపయోగించి ద్రవాన్ని ఘనపదార్థం నుండి వేరు చేసి, వాయువు నిర్మాణం కుంచించుకుపోకుండా మరియు కూలిపోకుండా ఉంచాడు, ఫలితంగా ప్రపంచంలో ఎయిర్‌జెల్ ఏర్పడింది.

ఎయిర్‌జెల్ యొక్క నిర్వచనం
ఎయిర్‌జెల్ అనేది నానోమీటర్-స్కేల్ సూక్ష్మ కణాలు ఒకదానితో ఒకటి కలిసి నానోమీటర్-స్కేల్ పోరస్ నెట్‌వర్క్ నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి మరియు నెట్‌వర్క్ అస్థిపంజరంలో పెద్ద సంఖ్యలో వాయు వ్యాప్తి మాధ్యమంతో నిండి ఉండే తేలికైన నానో-పోరస్ అస్థిపంజర ఘన పదార్థం.

ఏరోజెల్లు క్రియాత్మక పదార్థం మాత్రమే కాదు, పదార్థం యొక్క కొత్త స్థితి కూడా. ఎయిర్‌జెల్ స్థితి అనేక లక్షణాలలో పదార్థం యొక్క ఇతర స్థితుల నుండి ప్రాథమికంగా భిన్నంగా ఉంటుంది. ఇది ఘన పదార్థం వలె స్థిర పరిమాణం మరియు ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటుంది, అయినప్పటికీ దాని స్పష్టమైన సాంద్రత గరిష్టంగా 1 g/cm³ నుండి 0.001 g/cm³ వరకు ఉంటుంది (గాలి సాంద్రత కంటే తక్కువ); అదే సమయంలో, ఇది స్పాంజి లాంటి పోరస్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది, మైక్రోస్కోపిక్ (నానో-స్కేల్ అస్థిపంజరం), మాక్రోస్కోపిక్ (ఘనీభవించిన పదార్థం) మరియు మెసోస్కోపిక్ (బహుళ-స్థాయి మరియు ఫ్రాక్టల్ నిర్మాణం) లక్షణాల యొక్క బహుళ లక్షణాలతో, ఏరోజెల్‌లు అనేక ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఇది చాలా తక్కువ ఉష్ణ వాహకత, చాలా తక్కువ స్థితిస్థాపకత మాడ్యులస్, చాలా తక్కువ ఫోనాన్ రేటు, చాలా తక్కువ వక్రీభవన సూచిక, తక్కువ విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం, చాలా తక్కువ ధ్వని వేగం, అధిక నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం, చాలా విస్తృత సాంద్రత మరియు వక్రీభవన సూచిక పంపిణీ మొదలైన వాటిని ప్రదర్శిస్తుంది.

ఏరోజెల్స్ వర్గీకరణ
దాదాపు అన్ని పదార్థ వ్యవస్థలను కవర్ చేసే విస్తృత శ్రేణి ఏరోజెల్‌లు ఉన్నాయి. సాధారణంగా, రసాయన కూర్పు ప్రకారం, వాటిని సేంద్రీయ ఏరోజెల్‌లు, అకర్బన ఏరోజెల్‌లు మరియు మిశ్రమ ఏరోజెల్‌లు మొదలైనవాటిగా విభజించవచ్చు. ఏరోజెల్‌లను వాటి ప్రధాన భాగాల ప్రకారం సిలికాన్, కార్బన్, సల్ఫర్, మెటల్ ఆక్సైడ్ మరియు లోహ వ్యవస్థలుగా కూడా వర్గీకరించవచ్చు.

ఏరోజెల్స్ యొక్క స్థితి & పాత్ర
ఏరోజెల్స్ ప్రపంచాన్ని మారుస్తాయని శాస్త్రవేత్తలు అంటున్నారు.

US జర్నల్ సైన్స్ యొక్క 10వ సంచికలో ఎయిర్‌జెల్ టాప్ 250 హాట్ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ ఇష్యూలలో ఒకటిగా జాబితా చేయబడింది. ఆగస్టు 20, 2007న, ది టైమ్స్ నివేదించిన ప్రకారం, ఎయిర్‌జెల్ ప్రపంచంలోనే అత్యంత తేలికైన ఘనపదార్థం, ఇది 1 కిలోల డైనమైట్ యొక్క పేలుడు శక్తిని తట్టుకోగలదు మరియు 1300°C కంటే ఎక్కువ బ్లోటోర్చ్ వేడి నుండి మిమ్మల్ని దూరంగా ఉంచుతుంది. సూపర్-ఇన్సులేటెడ్ స్పేస్ సూట్‌ల నుండి సూపర్ కెపాసిటర్‌ల వరకు, ఉత్ప్రేరకాలు వరకు, తదుపరి తరం టెన్నిస్ రాకెట్‌ల వరకు ప్రతిదానిలో ఎయిర్‌జెల్ వాడకాన్ని శాస్త్రవేత్తలు అన్వేషిస్తున్నారు. 1930ల నుండి ఫినోలిక్ రెసిన్, 1980ల నుండి కార్బన్ ఫైబర్ మరియు 1990ల నుండి సిలికాన్ వంటి పురాణ పదార్థాల తరాలకు పోటీగా ఎయిర్‌జెల్ హామీ ఇస్తుంది.

ప్రపంచంలోనే అత్యంత తేలికైన ఘనపదార్థంగా ఎయిర్‌జెల్ గిన్నిస్ బుక్ ఆఫ్ వరల్డ్ రికార్డ్స్‌లో చాలాసార్లు జాబితా చేయబడింది. ఎయిర్‌జెల్ చాలా తక్కువ ఉష్ణ వాహకత మరియు వక్రీభవన సూచికను కలిగి ఉంది మరియు ఉత్తమ గాజు ఫైబర్‌ల కంటే 39 రెట్లు ఎక్కువ ఇన్సులేటింగ్ కలిగి ఉంది. రష్యన్ మీర్ అంతరిక్ష కేంద్రం మరియు యుఎస్ మార్స్ పాత్‌ఫైండర్ రోవర్‌ను థర్మల్‌గా ఇన్సులేట్ చేయడానికి ఎయిర్‌జెల్ ఉపయోగించబడింది మరియు ఇప్పటికే ఏరోస్పేస్ పరిశ్రమలో కీలక పాత్ర పోషించింది.

ఎయిర్‌జెల్ అభివృద్ధి చరిత్ర
1931లో, అమెరికాలోని స్టాన్‌ఫోర్డ్ విశ్వవిద్యాలయంలో కిస్ట్లర్ మొదటిసారిగా ఏరోజెల్‌లను తయారు చేశారు.
1985లో, జర్మనీలోని వుర్జ్‌బర్గ్ విశ్వవిద్యాలయంలోని ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ ఫిజిక్స్ ద్వారా ISA అని పిలువబడే ఏరోజెల్స్‌పై మొదటి సింపోజియం నిర్వహించబడింది.
1993, స్పేస్‌సూట్‌లు, అంతరిక్ష నౌకలు మరియు అంతరిక్ష నౌకలను ఇన్సులేట్ చేయడానికి ఏరోజెల్‌లను ఉపయోగించారు.
2002లో, ఏరోజెల్‌లను అభివృద్ధి చేయడానికి మరియు ఉత్పత్తి చేయడానికి నాసా కంపెనీ ఆస్పెన్ ఎయిర్‌జెల్ స్థాపించబడింది.
2004, దేశీయ చైనీస్ పరిశోధనా సంస్థలు నిర్వహించిన ఎయిర్‌జెల్ పరిశోధన.
2006లో, చైనాలోని దేశీయ ఎయిర్‌జెల్ కంపెనీలు ఏరోజెల్‌లను అభివృద్ధి చేయడం ప్రారంభించాయి.
2017, చైనా ప్రకటించిన, GB/T 34336-201, నాన్‌పోరస్ ఎయిర్‌జెల్ కాంపోజిట్ ఇన్సులేషన్ ఉత్పత్తులు
2021 లో, కార్బన్ ఫైబర్, ఎయిర్‌జెల్, స్పెషల్ స్టీల్ మరియు ఇతర ప్రాథమిక పదార్థాల పరిశోధన మరియు అభివృద్ధిని వేగవంతం చేయడంపై స్టేట్ కౌన్సిల్ “2023 నాటికి కార్బన్ గరిష్ట స్థాయికి చేరుకోవడానికి కార్యాచరణ ప్రణాళిక” ను జారీ చేసింది.

ఏరోజెల్స్ యొక్క ముఖ్య లక్షణాలు
(1) అల్ట్రా-లైట్. ఎయిర్‌జెల్ అనేది ప్రపంచంలోనే అతి తక్కువ సాంద్రత కలిగిన ఘనపదార్థం, దీని కనిష్ట సాంద్రత గాలి ద్రవ్యరాశిలో ఆరవ వంతు. సాంద్రత వైవిధ్యం యొక్క పరిధి సాధారణంగా 0.001~1g/cm³.

(2) అధిక సచ్ఛిద్రత మరియు అధిక నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం. సచ్ఛిద్రత 80%~99.9%, నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం 200~1000m2/g, మరియు రంధ్రాల యొక్క సాధారణ పరిమాణం 1~100nm.

(3) సూపర్ థర్మల్ ఇన్సులేషన్. ఎయిర్‌జెల్ యొక్క సన్నని నానో-నెట్‌వర్క్ నిర్మాణం స్థానిక ఉష్ణ ఉత్తేజిత వ్యాప్తిని సమర్థవంతంగా పరిమితం చేస్తుంది మరియు దాని ఘన-స్థితి ఉష్ణ వాహకత సంబంధిత గాజు పదార్థం కంటే 2~3 ఆర్డర్‌ల పరిమాణం తక్కువగా ఉంటుంది.

ఎయిర్‌జెల్ థర్మల్ ఇన్సులేషన్ సూత్రం
తగ్గిన ఉష్ణ బదిలీ: ఎయిర్‌జెల్‌లోని అనంతమైన నానోపార్టికల్స్ ఒక మెష్ అస్థిపంజరాన్ని ఏర్పరుస్తాయి మరియు వేడి అనంతమైన నానోపార్టికల్స్ వెంట మాత్రమే ప్రవహించగలదు. ఉష్ణ ప్రవాహాన్ని అనంతమైన నానోపార్టికల్స్ వెంట మాత్రమే నిర్వహించవచ్చు, ఫలితంగా ఘనపదార్థంలో దాదాపు అనంతమైన ఉష్ణ బదిలీ మార్గం ఉంటుంది. ఘనపదార్థంలో ఉష్ణ బదిలీ సాధ్యమైనంత తక్కువ స్థాయికి తగ్గించబడుతుంది.

ఉష్ణ ప్రసరణ నిరోధం : ఏరోజెల్‌ల సగటు రంధ్రాల పరిమాణం 20-40 nm ఉంటుంది, ఇది వాయు అణువుల సగటు స్వేచ్ఛా పరిధి అయిన 69 nm కంటే చిన్నది. దీనివల్ల రంధ్రాలలోని వాయు అణువులు స్వేచ్ఛగా కదలగల సామర్థ్యాన్ని కోల్పోతాయి, ఫలితంగా ఉష్ణ ప్రసరణ దాదాపు అసాధ్యం అవుతుంది.

తగ్గిన ఉష్ణ వికిరణం : ఏరోజెల్స్‌లోని నానోపార్టికల్స్ ద్వారా ఏర్పడిన రంధ్రాల గోడలు పరారుణ కవచాలుగా పనిచేస్తాయి, మరియు ఈ అనంతమైన కవచాలు ఉష్ణ వికిరణాన్ని బాగా తగ్గిస్తాయి.

(4) ఉత్ప్రేరకం. చిన్న కణ పరిమాణం, అధిక నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం మరియు తక్కువ సాంద్రత కలిగిన ఎయిర్‌జెల్ ఉత్ప్రేరకాల యొక్క కార్యాచరణ మరియు ఎంపికను సాంప్రదాయ ఉత్ప్రేరకాల కంటే చాలా ఎక్కువగా చేస్తాయి మరియు క్రియాశీల భాగాలు క్యారియర్‌లో చాలా ఏకరీతిలో చెదరగొట్టబడతాయి మరియు ఇది అద్భుతమైన ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని కూడా కలిగి ఉంటుంది, ఇది దుష్ప్రభావాల సంభవనీయతను సమర్థవంతంగా తగ్గిస్తుంది.

(5) ధ్వని ఇన్సులేషన్. ఏరోజెల్‌ల యొక్క తక్కువ ధ్వని వేగ లక్షణాలు వాటిని శబ్ద ఆలస్యం లేదా అధిక ఉష్ణోగ్రత ధ్వని ఇన్సులేషన్‌కు అనువైన పదార్థంగా చేస్తాయి. ఎయిర్‌జెల్ యొక్క శబ్ద నిరోధకత యొక్క వేరియబుల్ పరిధి పెద్దది [103 ~ 107kg/(㎡-s)], ఇది అల్ట్రాసోనిక్ డిటెక్టర్‌లకు మరింత ఆదర్శవంతమైన శబ్ద నిరోధక కలపడం పదార్థం. అల్ట్రాసోనిక్ జనరేటర్లు మరియు డిటెక్టర్‌లకు ఉపయోగించే పైజోఎలెక్ట్రిక్ సిరామిక్స్ యొక్క శబ్ద నిరోధకత 1.5×107kg/(㎡-s), అయితే గాలి యొక్క శబ్ద నిరోధకత 400kg/(㎡-s) మాత్రమే. పైజోఎలెక్ట్రిక్ సిరామిక్స్ మరియు గాలి మధ్య శబ్ద నిరోధక కలపడం పదార్థంగా 1/4 తరంగదైర్ఘ్యం మందం మరియు 0.3g/cm³ సాంద్రత కలిగిన సిలికాన్ ఎయిర్‌జెల్‌ను ఉపయోగించడం వల్ల ధ్వని తీవ్రత 30dB పెరుగుతుంది, శబ్ద తరంగాల ప్రసార సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది మరియు పరికర అనువర్తనాల్లో సిగ్నల్-టు-శబ్ద నిష్పత్తిని తగ్గిస్తుంది.

(6) వడపోత పనితీరు. నానోస్ట్రక్చర్డ్ ఏరోజెల్‌లను కొత్త రకం అత్యంత సమర్థవంతమైన గ్యాస్ వడపోత పదార్థంగా కూడా ఉపయోగించవచ్చు. వాటి అసాధారణమైన పెద్ద నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం కారణంగా, శాస్త్రవేత్తలు ఏరోజెల్‌లను "సూపర్ స్పాంజ్‌లు" అని పిలుస్తారు మరియు నీటిలోని కాలుష్య కారకాలను శోషించడానికి, నీటి నుండి సీసం మరియు పాదరసం పీల్చుకోవడానికి అనువైనవి, పర్యావరణ విపత్తులను ఎదుర్కోవడానికి వాటిని అద్భుతమైన పదార్థంగా చేస్తాయి.

(7) ఆప్టికల్ లక్షణాలు. స్వచ్ఛమైన SiO₂ ఎయిర్‌జెల్ పారదర్శకంగా మరియు రంగులేనిదిగా ఉంటుంది మరియు దాని వక్రీభవన సూచిక (1.006~1.06) గాలికి చాలా దగ్గరగా ఉంటుంది, అంటే SiO₂ ఎయిర్‌జెల్ సంఘటన కాంతికి దాదాపుగా ప్రతిబింబ నష్టాన్ని కలిగి ఉండదు మరియు సూర్యరశ్మిని సమర్థవంతంగా ప్రసారం చేయగలదు. అందువల్ల, దీనిని ఇన్సులేషన్ మరియు శబ్ద తగ్గింపు గాజును తయారు చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు.

మరింత సమాచారం లేదా టెక్నికల్ డేటా షీట్ & మెటీరియల్ సేఫ్టీ డేటా షీట్ కోసం, దయచేసి మమ్మల్ని ఈమెయిల్ ద్వారా సంప్రదించండి: [email protected] , లేదా ఈ నంబర్‌కు వాయిస్ ద్వారా సంప్రదించండి: +86-28-8411-1861.

కొన్ని చిత్రాలు మరియు పాఠాలు ఇంటర్నెట్ నుండి పునరుత్పత్తి చేయబడ్డాయి మరియు కాపీరైట్ అసలు రచయితకే చెందుతుంది. ఏదైనా ఉల్లంఘన ఉంటే, దయచేసి తొలగించడానికి మమ్మల్ని సంప్రదించండి.