ریپورتر
29th November 2009, 05:02 PM
هواژل (aerojel) !!!!
همه ی کسانی که هواژل (aerojel) رو برای اولین بار می بینند ، بشدت جا می خورند . ظاهری شبه گونه و ابر مانند ، هواژل را مثل داستان های علمی تخیلی جذاب می کند .
هواژل در حالی که بیشتر از هوا تشکیل شده ( 90% تا 99.8% ) جامد شفافی است که برای گرما و صوت هم عایق بسیار خوبی است ؛ چگالی آن تا 5 میلی گرم بر سانتی متر مکعب است ، یعنی حدود سه برابر چگالی هوا .
با اینکه هواژل ساختاری متخلخل دارد ، اما بر خلاف سایر مواد متخلخل که کدرند ، هواژل بسیار شفاف می باشد و می توان از پشت آن اجسام را مشاهده نمود !
به علت ساختار متخلخل دارای مساحتی بسیار زیاد ، برای مثال یک تکه ی 28.35 گرمی از هواژل مساحتی خارجی به اندازه ی نزدیک به مساحت شش زمین فوتبال دارد .
هواژل سیلیسی عمده ترین هواژل ساخته شده می باشد ، ولی آن را از بسیاری از اکسید های فلزی نیز مانند : آهن ، قلع ، آلومین ، اکسید تیتانیم و اکسید زیرکونیم و ... می توان تهیه کرد .
در 20 سال گذشته کاربرد هایی گوناگونی برای این ماده ی جالب پیشنهاد شده :
1 . در تولید پنجره های ابر نا رسانا (براي سفينه هاي فضايي) .
2 . به عنوان محافظ برای باتری ها ی خورشید ی در فضا .
3 . عایق برای تأسیسات حرارتی در سفينه هاي فضايي و ماهواره ها .
4 . شیشه ، آینه و همنچنین عدسی های سبک و شفاف در دوربین ها و ... (براي مثال در تلسكوپهاي فضايي) .
(البته خوانندگان گرامي اطلاع دارند كه در فضا مشكلاتي از قبيل راديواكتيو - تغيرات حرارتي بسيار شديد و برخورد با اجسام كوچك معلق در فضا وجود دارد!)
و اما هواژل چگونه ساخته می شود ؟
به طور خیلی مختصر توضیح می دهم . حتماً دیدید که اگر یک ماده ی ژل مانند. مانند ژله های خوردنی اگر در محیط بمانند ، پس از مدتی حجمشان کم می شود ؛ (البته منظورم خوردنشون نیست ! ) به علت تبخیر شدن مقدار کمی از آب آن ها .
اما با این روش ( یعنی خشک کردن تدریجی آب آنها ) نمی توان هواژل تهیه کرد ؛ چون همراه با تبخیر شدن آب ساختار ژل به هم می ریزد ، علت این امر نیروی کشش سطحی خیلی زیاد آب است ، پس باید به طریقی آب رو از ساختار ژل خارج نمود بدون اینکه به ساختار آن صدمه ای وارد شود .
خوب این کار رو با افزایش فشار محیط آزمایشگاهی انجام دادند . ساموئل کیستلر ( samuel kistler ) کاشف هواژل ابتدا این ایده به ذهنش رسید ؛ چون فشار های بیشتر از فشار بخار مایع ، باعث می شودتا مایع در فشار بحرانی خود به گاز تبدیل شود.
اما قبل از تبدیل آب فوق بحرانی به گاز ( آب با دمای بیشتر از 100ْ و فشار بیشتر از 1 atm ( آتمسفر ) آب ساختار ژل را ( که در آزمایش کیستلر سیلیسی بود .) در خود حل می کرد .
پس دانشمند مذكور ما مجبور شد تا آب درون ژل را با یک مایع دیگر تعویض کند ، که مشکلات آب را ( حل کردن سیلس درون خود را در شرایط فوق بحرانی ) نداشته باشد .
به این صورت بود که نخستسن هواژل توسط ساموئل کیستلر ساخته شد .
منبع:ناسا
همه ی کسانی که هواژل (aerojel) رو برای اولین بار می بینند ، بشدت جا می خورند . ظاهری شبه گونه و ابر مانند ، هواژل را مثل داستان های علمی تخیلی جذاب می کند .
هواژل در حالی که بیشتر از هوا تشکیل شده ( 90% تا 99.8% ) جامد شفافی است که برای گرما و صوت هم عایق بسیار خوبی است ؛ چگالی آن تا 5 میلی گرم بر سانتی متر مکعب است ، یعنی حدود سه برابر چگالی هوا .
با اینکه هواژل ساختاری متخلخل دارد ، اما بر خلاف سایر مواد متخلخل که کدرند ، هواژل بسیار شفاف می باشد و می توان از پشت آن اجسام را مشاهده نمود !
به علت ساختار متخلخل دارای مساحتی بسیار زیاد ، برای مثال یک تکه ی 28.35 گرمی از هواژل مساحتی خارجی به اندازه ی نزدیک به مساحت شش زمین فوتبال دارد .
هواژل سیلیسی عمده ترین هواژل ساخته شده می باشد ، ولی آن را از بسیاری از اکسید های فلزی نیز مانند : آهن ، قلع ، آلومین ، اکسید تیتانیم و اکسید زیرکونیم و ... می توان تهیه کرد .
در 20 سال گذشته کاربرد هایی گوناگونی برای این ماده ی جالب پیشنهاد شده :
1 . در تولید پنجره های ابر نا رسانا (براي سفينه هاي فضايي) .
2 . به عنوان محافظ برای باتری ها ی خورشید ی در فضا .
3 . عایق برای تأسیسات حرارتی در سفينه هاي فضايي و ماهواره ها .
4 . شیشه ، آینه و همنچنین عدسی های سبک و شفاف در دوربین ها و ... (براي مثال در تلسكوپهاي فضايي) .
(البته خوانندگان گرامي اطلاع دارند كه در فضا مشكلاتي از قبيل راديواكتيو - تغيرات حرارتي بسيار شديد و برخورد با اجسام كوچك معلق در فضا وجود دارد!)
و اما هواژل چگونه ساخته می شود ؟
به طور خیلی مختصر توضیح می دهم . حتماً دیدید که اگر یک ماده ی ژل مانند. مانند ژله های خوردنی اگر در محیط بمانند ، پس از مدتی حجمشان کم می شود ؛ (البته منظورم خوردنشون نیست ! ) به علت تبخیر شدن مقدار کمی از آب آن ها .
اما با این روش ( یعنی خشک کردن تدریجی آب آنها ) نمی توان هواژل تهیه کرد ؛ چون همراه با تبخیر شدن آب ساختار ژل به هم می ریزد ، علت این امر نیروی کشش سطحی خیلی زیاد آب است ، پس باید به طریقی آب رو از ساختار ژل خارج نمود بدون اینکه به ساختار آن صدمه ای وارد شود .
خوب این کار رو با افزایش فشار محیط آزمایشگاهی انجام دادند . ساموئل کیستلر ( samuel kistler ) کاشف هواژل ابتدا این ایده به ذهنش رسید ؛ چون فشار های بیشتر از فشار بخار مایع ، باعث می شودتا مایع در فشار بحرانی خود به گاز تبدیل شود.
اما قبل از تبدیل آب فوق بحرانی به گاز ( آب با دمای بیشتر از 100ْ و فشار بیشتر از 1 atm ( آتمسفر ) آب ساختار ژل را ( که در آزمایش کیستلر سیلیسی بود .) در خود حل می کرد .
پس دانشمند مذكور ما مجبور شد تا آب درون ژل را با یک مایع دیگر تعویض کند ، که مشکلات آب را ( حل کردن سیلس درون خود را در شرایط فوق بحرانی ) نداشته باشد .
به این صورت بود که نخستسن هواژل توسط ساموئل کیستلر ساخته شد .
منبع:ناسا