วิธีการสร้าง airgel: การทดลอง Novosibirsk

Natalya Kupina

เนื้อหาของพอร์ทัล“ วิทยาศาสตร์ในไซบีเรีย”

Aerogels เป็นโครงสร้างพิเศษที่เฟสของเหลวถูกแทนที่ด้วยก๊าซอย่างสมบูรณ์ พวกเขามีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์จำนวนมาก: ความแข็งความโปร่งใสความต้านทานความร้อนการนำความร้อนต่ำมากเป็นต้น

Airgel ผลิตอย่างไร การสังเคราะห์ประกอบด้วยหลายขั้นตอน ก่อนอื่นคุณต้องผสมสารละลายที่มีสารประกอบซิลิกอนกับตัวเร่งปฏิกิริยาและน้ำ หลังจากปฏิกิริยาทางเคมีเกิดขึ้นมีขนาดเล็กมากหลายนาโนเมตรมีอนุภาคซิลิกาที่ไม่ละลายน้ำปรากฏอยู่ เมื่อมีจำนวนมากพวกเขาก็เริ่มที่จะรวมตัวกันเป็นโซ่ยาวจากนั้นก็พันกันและมวลก็จะนิ่ง นอกจากนี้สารที่ทำให้แข็งตัว: เจลจะเกิดขึ้นที่ดูเหมือนเจลลี่ เนื่องจากความจริงที่ว่าโครงสร้างของเฟสของแข็งของสารนี้มีความละเอียดอ่อนมากจึงต้องทำให้แห้งภายใต้สภาวะที่พิเศษและสำคัญยิ่ง ศิลปะคือการทำให้บล็อกของวัสดุสมบูรณ์และโปร่งใส ด้วยคุณสมบัติที่มีประโยชน์ทั้งหมดพวกมันค่อนข้างบอบบาง - ง่ายต่อการทำลายด้วยมือของคุณ

การวิจัยทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการพัฒนาเทคโนโลยีการสังเคราะห์ airgel ในสหภาพโซเวียตเริ่มต้นขึ้นใน Novosibirsk Academgorodok เมื่อสามสิบปีก่อน งานนี้ริเริ่มโดยพนักงานของสถาบันฟิสิกส์นิวเคลียร์ของสาขาไซบีเรียของสถาบันวิทยาศาสตร์โซเวียตล้าหลัง, วิทยาศาสตร์การแพทย์และคณิตศาสตร์ Aleksei Pavlovich Onuchin, นักวิทยาศาสตร์ที่รู้จักกันดี, ผู้เชี่ยวชาญในด้านการทดลองการชนลำแสง สำหรับการทดลองเหล่านี้นักฟิสิกส์ตามธรรมเนียมใช้เคาน์เตอร์ Cherenkov ซึ่งตรวจจับการแผ่รังสี Vavilov-Cherenkov แฟลชเกิดจากอนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ในตัวกลางหนึ่งและเป็นเซลล์ที่เหมาะที่สุดสำหรับการตรวจจับโฟตอนด้วยคุณสมบัติของมัน

แสตมป์โซเวียตที่ถูกลืม: Uralets

นักวิทยาศาสตร์ INP หันไปหาเพื่อนร่วมงานของพวกเขาจากสถาบันการเร่งปฏิกิริยาของสาขาไซบีเรียของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียตที่ซึ่งการส่ง Yuri Yermakov หมอเคมีศาสตร์ได้เริ่มการผลิตวัสดุที่เป็นนวัตกรรม ขณะนี้มีความปลอดภัยที่จะกล่าวว่าการศึกษาเหล่านี้เป็นเวลาหลายปีข้างหน้าของแนวโน้มปัจจุบันในการทำงานในด้านนาโนเทคโนโลยีนี้และเพื่อนร่วมงานชาวตะวันตกได้พยายามที่จะทำซ้ำความสำเร็จของผู้เชี่ยวชาญโนโวซีบีสค์เฉพาะในปลายปี 1990

เริ่มแรกมีการใช้ airgel ในเครื่องตรวจจับอนุภาคพื้นฐาน KEDR ซึ่งทำงานในการติดตั้ง VEPP-4M ของสถาบันฟิสิกส์นิวเคลียร์ที่ตั้งชื่อตาม GI Budker SB RAS นักวิทยาศาสตร์ของสถาบันปฏิกิริยา GK Boreskov SB RAS ต้องผลิตสารนี้ 2, 000 ลิตร

ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่า airgel ของโนโวซีบีสค์นั้นดีที่สุดในโลกในหลาย ๆ พารามิเตอร์และเหนือกว่า analogues ต่างประเทศ - ยกตัวอย่างเช่นที่ผลิตในญี่ปุ่น ขณะนี้ IC SB RAS และ INP SB RAS ร่วมมืออย่างแข็งขันกับ Thomas Jefferson National Laboratory (USA) - บล็อกของวัสดุถูกสร้างขึ้นสำหรับผู้เชี่ยวชาญชาวอเมริกันที่ศึกษาคุณสมบัติของฮาดรอนส์ ก่อนหน้านี้ผลิตภัณฑ์ Novosibirsk ใช้สำหรับการทดลองที่ดำเนินการโดย CERN และตอนนี้มีการใช้งานในเครื่องตรวจจับสากล AMS02 บนสถานีอวกาศนานาชาติ - อุปกรณ์ดังกล่าวลงทะเบียนการไหลของโปรตอนแอนติโปรตรอนและนิวเคลียส

ผู้ช่วยห้องปฏิบัติการ Natalya Kupina, INP SB RAS Alexander Tarkov (ซ้าย) และนักวิจัยอาวุโส, INP SB RAS, ผู้สมัครฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ Evgeny Kravchenko (ขวา)

“ Airgel ถูกนำไปใช้ในการทดลองอวกาศเพื่อจับ micrometeorites และฝุ่นอวกาศ - การทดลองเหล่านี้ดำเนินการที่สถานีเมียร์และ American Shuttle” Yevgeny Kravchenko ผู้สมัครวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์นักวิจัยอาวุโสของ INP SB RAS กล่าว - ในโครงร่างของโครงการละอองดาวอุปกรณ์พิเศษจับสารที่อยู่ในหางของดาวหาง Vilda-2 ลงในบล็อกของ airgel เนื่องจากเป็นวัสดุนี้ที่สามารถชะลอความเร็วของอนุภาคที่บินด้วยความเร็วสูงมากโดยไม่ร้อนเกินไปและไม่ทำลายแม้แต่โมเลกุลอินทรีย์

ในอนาคต airgel ควรจะใช้สำหรับการลงทะเบียนของอนุภาคพื้นฐานใน collider ในอนาคตของ INP SB RAS - โรงงาน Super Charm Tau อย่างไรก็ตามวิทยาศาสตร์พื้นฐานไม่ได้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของการประยุกต์ใช้วัสดุนี้ ในบรรดาของแข็งนั้นเป็นคุณสมบัติที่ดีที่สุดในการเป็นฉนวนความร้อนโดยเฉพาะประสิทธิภาพของมันจะสูงกว่าโฟม 50%

“ ถ้าคุณเติมอากาศภายในแผงป้องกันความร้อนซึ่งสูญญากาศอยู่ระหว่างผนังคุณสมบัติของมันจะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ” นักวิจัยอาวุโสของสถาบันวิจัยปฏิกิริยาเคมีกล่าว GK Boreskova SB RAS ผู้สมัครของวิทยาศาสตร์เคมี Alexander Fedorovich Danilyuk

คุณสมบัติที่น่าสนใจอีกอย่างของวัสดุคือความสามารถในการส่งผ่านแสงที่มองเห็นชะลอรังสีอินฟราเรดและสะสมความร้อน แผงวางอากาศโปร่งสามารถวางไว้ในหน้าต่างกระจกสองชั้น: สิ่งนี้จะช่วยให้แม้แต่ในไซบีเรียในการสร้างบ้านที่มีหน้าต่างข้ามผนังทั้งหมดและไม่ต้องกลัวว่ามันจะเย็นภายใน

ตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุในขณะนี้เป็นวิธีที่มีราคาแพงมาก แต่เทคโนโลยีไม่มีอุปสรรคในการใช้งานในการก่อสร้างและการใช้งานสามารถคาดหวังในทศวรรษที่ผ่านมา ตอนนี้ในตะวันตกการใช้งานทางอุตสาหกรรมของชิป airgel ได้เริ่มขึ้นซึ่งใช้สำหรับฉนวนกันความร้อนในหน้าต่างสองชั้น

ตาม Yevgeny Anatolyevich Kravchenko, airgel ค่อนข้างมีประสิทธิภาพและเป็นฉนวนกันเสียง - นี้สามารถใช้ในการก่อสร้างเครื่องบินโดยสารเพื่อลดเสียงรบกวนจากเครื่องยนต์ในห้องโดยสาร

Pavel Krasin

คุณชอบบทความหรือไม่

สมัครรับข่าวสารและติดตามข่าวที่น่าสนใจและเป็นประโยชน์ที่สุด ตกลง ฉันเห็นด้วยกับกฎของเว็บไซต์ขอบคุณ เราได้ส่งอีเมลยืนยันไปยังอีเมลของคุณแล้ว

แนะนำ

TV Clockwork: DIY
2019
สัตว์เลี้ยง 15 ชนิด - จากผู้ที่รักมากที่สุดถึงคนที่ไม่ใส่ใจคุณ
2019
10 ข้อเท็จจริงที่ไม่คาดคิดเกี่ยวกับภาพหลอน
2019