аэрогель

Термин

аэрогель

Термин на английском

aerogel

Синонимы

Аббревиатуры

Связанные термины

амбигель, золь-гель процесс, гель, коллоидная система

Определение

Класс аморфных высокопористых материалов, имеющих объемную макроструктуру с характерным размером наноструктурных элементов 4-10 нм и представляющих собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной.

Описание

Известны аэрогели на основе аморфных оксидов: диоксида кремния SiO₂, оксида алюмирия Al₂O₃, оксидов Cr, Sn, W, Fe, Li, Na, Ca, Mg, Ba, Sb, Te, Ni, Ge, Zn, Mn и других элементов. Также получены аэрогели на основе углеродных нанотрубок.

Аэрогель на основе SiO₂ представляет собой разветвленный трехмерный кластер, напоминающий древовидную сеть из наночастиц размером около 4 нм. Поры между кластерами заполнены воздухом, характерный размер пор ~100 нм в десятки раз превышает размер кластеров, что и позволяет получать очень легкий материал. Аэрогели на основе SiO₂ получают взаимодействием тетраэтилортосиликата Si(OCH₂CH₃)₄ с водой, которую удаляют из полученного геля этанолом. Далее гель нагревают в автоклаве до сверхкритических температур и давлений и удаляют превратившийся в пар этанол.

Аэрогель AlOOH представляет собой хлопья аморфного высокопористого вещества, состоящего из ориентированных в одном направлении волокон диаметром от 5 до 100 нм с расстоянием между волокнами от 5 до 400 нм.

Аэрогели на основе Al₂O₃, представляющие собой спектрально чистый гидратированный аморфный оксид алюминия AlOOH (Al₂O₃·H₂O), получают селективным окислением галлий-алюминиевых или свинцофо-алюминиевых расплавов. Этим же способом получают аморфные высокодисперсные оксиды других металлов.

Углеродные аэрогели состоят из наночастиц, ковалентно связанных друг с другом. Они электропроводны и благодаря большой площади внутренней поверхности (до 800 м² г^-1) применяются в производстве суперконденсаторов.

Уникальными свойствами аэрогелей являются низкая плотность (от 0.002 до 0.25 г см^-3), высокоразвитая удельная поверхность, неподверженность старению, высокие сорбционные свойства (эффективно поглощают NO, NO₂, СО, СO₂, непредельные углеводороды); аэрогели на основе SiO₂ и Al₂O₃ сохраняют неизменный фазовый состав при температурах до 1000-1200 K. Аэрогели разного состава используются как тепло- и электроизоляционные материалы, нанодисперсные добавки в гибридных органо-неорганических композиционных материалах, носители катализаторов и сорбентов, наноразмерные фильтры.

Авторы

• Гусев Александр Иванович, д.ф.-м.н.

Ссылки

1. Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. - Москва: Наука-Физматлит, 2007. - 416 с.
2. Gusev A.I. Rempel A.A. Nanocrystalline Materials. - Cambridge: Cambridge International Science Publishing, 2004. - 351 p.

Иллюстрации

	Аэрогель на основе SiO2, представляет собой разветвленную трехмерную сетку из наночастиц размером около 4 нм
	Аэрогель на основе SiO2  состоящий из волокон диаметром 5-20 нм с расстоянием между волокнами от 10 до 400 нм

Теги

Разделы

Функциональные наноматериалы
Методы формирования наноматериалов
Наноматериалы

(Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО»)