Aerogel cumposti organosilicati à membrana di gas in Cina à l'ingrossu basati nantu à u diossidu di siliciu
A struttura di rete di l'aerogel tradiziunali à basa di silice hè furmata principalmente da ligami Si-O-Si. In paragone cù i ligami intermolecolari caratteristici di i cumposti organici, l'energia di u ligame Si-O hè relativamente più bassa, dunque à temperature elevate questi ligami ponu rompe si, purtendu à a rottura di a catena è à a degradazione strutturale. Questa hè una di e ragioni principali di a perdita di stabilità è di u deterioramentu di e proprietà di prestazione di l'aerogel di silice tradiziunali à alte temperature.
L'introduzione di cumpunenti organichi permette di aumentà l'energia di ligame in a struttura di l'aerogel SiO₂ è di migliurà e so proprietà meccaniche.
Un metudu efficace hè l'allungamentu di a catena, chì altera u tipu di ligame originale in a rete di l'aerogel. A struttura iniziale à catena corta, duminata da i ligami Si-O-Si, hè parzialmente trasfurmata in una struttura Si-O-R (induve R hè un gruppu organicu à catena longa). Questu si traduce in una rete di catena più estesa, una maggiore rigidità di a catena, vibrazioni moleculari ridotte è una maggiore cumplessità di a struttura interna di l'aerogel. Questu inibisce u trasferimentu di calore mentre migliora simultaneamente e proprietà meccaniche di l'aerogel cumpostu. Un diagramma schematicu hè mostratu in a Figura 1.
- Aerogel cumposti polimeru-silice
Trà i modificatori di polimeri, a poliimmide hà una alta stabilità termica. Tuttavia, per via di a so rigidità relativamente bassa, a so efficacia in l'aumentu di a resistenza à a compressione di l'aerogel hè limitata.
U polietilenglicole (PEG) hè capace di reticulà particelle di diossidu di siliciu distribuite à casu, rendendu a struttura di u materiale più stabile è migliorandu simultaneamente e so proprietà d'isolamentu termicu.
I poliesteri, per via di a so alta stabilità termica, ponu ancu furnisce bone proprietà d'isolamentu termicu à l'aerogel. Inoltre, i gruppi funziunali altamente reattivi di i poliesteri facilitanu a furmazione di ligami forti cù a rete di silice.
Inoltre, a cellulosa batterica pò esse aduprata per pruduce aerogel cumposti. E sustanze organiche cù una struttura di struttura unica ponu agisce cum'è un vettore favurevule per l'aerogel di silice, assicurendu a so stretta interazione cù a rete di silicati.
Dopu à l'introduzione di i polimeri, e particelle di silice ponu adsorbe si nantu à a superficia di i polimeri à catena longa, furmendu una rete spaziale più grande è più forte, migliurendu significativamente e proprietà meccaniche di l'aerogel. Inoltre, a rete polimerica pò interpenetrà a rete furmata da e particelle di silice, migliurendu ulteriormente a resistenza è a tenacità di u materiale.
Tuttavia, a stabilità termica di tali aerogel mudificati da polimeri richiede sempre ulteriori miglioramenti. Inoltre, l'introduzione di polimeri pò purtà à una certa riduzione di a porosità di u materiale, chì richiede un'ulteriore ottimizzazione.
- Aerogel cumposti non polimerichi à basa di silice
À u cuntrariu di i polimeri, i cumposti organichi non polimerichi sò spessu introdutti in a struttura di l'aerogel per innestu. Stu metudu permette a mudificazione di i gruppi idrossilici originali è a creazione di siti di reazione supplementari per a furmazione di una rete à catena longa, ciò chì aumenta a stabilità di a struttura di l'aerogel.
Per esempiu, u sorbitolu, chì hà parechji gruppi idrossilici, pò interagisce sinergisticamente cù i silani, furmendu una struttura più stabile è cusì migliurendu e proprietà di l'aerogel.
L'introduzione di cumposti organici non polimerichi furnisce siti di reazione supplementari per a rete di silice è prumove a furmazione di una struttura più stabile. Tuttavia, paragunatu à i polimeri, u so schema di reticolazione fissu pò limità u rinfurzamentu di l'interazioni interfacciali in l'aerogel, ciò chì pò influenzà e so proprietà meccaniche. Dunque, ulteriore ricerca è sviluppu in u campu di l'aerogel di silice mudificati non polimerichi restanu pertinenti.
Ancu s'è a mudificazione urganica pò migliurà significativamente e proprietà meccaniche di l'aerogel di silice, a maiò parte di i cumpunenti urganici cumincianu à ammorbidisce à temperature intornu à 600 °C o ancu più basse, ciò chì pò purtà à una perdita di e proprietà originali di l'aerogel cumpostu. Dunque, e cundizioni di alta temperatura devenu esse evitate quandu hè pussibule quandu si utilizanu aerogel organu-mudificati in pratica.
Cusì, a mudificazione urganica, ottenuta per via di l'allungamentu di e catene moleculari, aumenta a rigidità strutturale è migliora e proprietà meccaniche di l'aerogel cumposti. À u listessu tempu, a rete urganica à catena longa complica e vie di trasferimentu di calore, ciò chì cuntribuisce à una diminuzione di a cunduttività termica di l'aerogel in un certu intervallu di temperatura.
Jutao Environmental Technology — Specialisti in Soluzioni Aerogel
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