báo cáo vật liệu aerogel

Vật liệu Aerogel


Nội dung trình bày

•
•
•
•
•

I: Giới thiệu
II: phân loại
III: Đặc tính
IV: ứng dụng
V: Tổng hợp


I. What is aerogel?

•

Aerogel được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1931.

Stephens Kistler


What is aerogel?

•

AEROGEL là vật liệu có cấu trúc nano, rắn, xốp, trong suốt có màu xanh mờ và là vật liệu nhẹ nhất trên thế
giới.

•

Là một vật liệu dạng “gel” có thành phần chính gel silica (SiO2) ở dạng “biến thể”.


2.Phân loại
Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level

Silica aerogel

Graphene aerogel

Metal aerogel


3. Đặc tính

- Có mật độ thấp (0.003g/cm3 ), 99,98% là không khí
- Nhẹ hơn 1000 so với thủy tinh và nặng hơn không khí 3 lần (0,0012g/cm3 )
- Khả năng cách âm (100 m/s), cách điện tốt.
- Diện tích bề mặt lớn (100 -1000 m2 g-1).
- Có tính kỵ nước, ưa dầu, giòn.
- Hằng số điện môi thấp.

- Độ dẫn nhiệt thấp (0.016 W/mK ). Có thể chịu được 1000 độ C 
- Có các lỗ có đường kính 1-100 nm .
-Aerogel bền có thể chứa một vật gấp 2000 lần trọng lượng của nó.


Những kỉ lục của aerogel

Chất rắn có mật độ thấp nhất.

Chất rắn có chỉ số khúc xạ thấp nhất.

5 kỉ lục guiness

Chất rắn cách nhiệt tốt nhất.

Chất rắn cách âm tốt nhất.

Chất rắn nhẹ nhất.


Đường kính 1-100 nm


4. Ứng dụng.
1. ứng dụng trong ngành xây dựng.


2. ứng dụng trong môi trường

3. ứng dụng trong ngành sản phẩm giữ ấm.


•
•
•

Đặc tính cách nhiệt.
Chống thấm nước.
Thoáng khí tốt.
Chịu được nhiệt độ lên đến -321 oF



4.ứng dụng trong công nghiệp vũ trụ.

•
•

Nasa đã sử dụng Aerogel làm tấm cách nhiệt, cửa sổ cho tàu vũ trụ.
Làm tấm lưới thu hồi bụi vũ trụ phát ra từ sao chổi.

Tấm lọc aerogel để thu bụi của tàu vũ trụ


5.ứng dụng trong thể thao

•

Công ty thể thao dunlop đã đưa vật liệu aerogel vào trong việc chế tạo vợt.

•
•
•

Khung vợt siêu nhẹ và dẻo thích hợp cho người có trình độ cao, phát huy khả năng chơi linh hoạt.
Đẹp về kiểu dáng, có tính cân bằng về mặt và khung vợt.
Cứng ở những chỗ trọng điểm mà không cần tăng thêm khối lượng


Tổng hợp aerogel

•

Aerogel được tổng hợp chủ yếu nhờ phương pháp sol gel trong đó tetraethyl orthosilicate, Si(OC 2H5)4 bị
thủy phân trong dung dịch nước có chứa cồn và chất xúc tác

•

Sau đó khoảng 8-15 phút dung dịch sẽ hình thành gel ướt rồi sấy bằng CO 2 sẽ làm cho nước bốc hơi và
thành aerogel


Hóa chất cần dùng
•

tetraethyl orthosilicate (TEOS), Si(OC2H5)4

•

•
•

Ethanol (C2H5OH).
Xúc tác Ammonium Hydroxide (NH4OH), HCL .
Nước.


Cách thực hiện

•

cốc 1 :Cho TEOS, C2H5OH, Nước, HCL vào cốc theo tỉ lệ
1. 3. 1. 0,0007.

quá trình sol.

•
•
•
•

cốc 2 :Cho C2H5OH, nước, NH4OH theo tỉ lệ 10. 2,6. 0,02.

•

PTPỨ

Sau đó trộn 2 cốc này lại với nhau đợi 8-15 phút dung dịch sẽ hình thành dạng gel.
Ngâm gel vào ethanol để loại bỏ tạp chất.

Rồi sấy siêu tới hạn ( super critical drying) bằng CO 2 ở nhiệt độ 312°k áp suất 90 bar đẩy alcohol trong gel
ra ngoài và chất rắn còn lại là Aerogel.
Si(OCH2CH3)4 (liq.) + 2H2O (liq.) = SiO2 (solid) + 4HOCH2CH3 (liq.)


Aerogel (SiO ,solid)
2


Tham khảo

•
•
•
•
•
•
•
•

 Pure and Applied Chemistry. 79 (10): 1801–1829. 2007.
NASA. Jet Propulsion Laboratory. 7 May 2002
News Article. London: Times Online. Retrieved 22 August 2007.
Journal of Nanomaterials.
Journal of Materials Processing Technology.
Lawrence Berkeley National Laboratory.
"Guinness Records Names JPL's Aerogel World's Lightest Solid“
/>

•

chổi (sao chổi là mẫu vật nguyên thủy được hình thành cùng với hệ mặt trời, khi bay trong
không gian chúng sẽ để lại nhiều bụi, các nhà khoa học hy vọng những hạt bụi này sẽ giúp
chúng ta tìm hiểu về khởi nguồn của vũ trụ)