Hava Kadar Hafif Seramik, Uzay Araçlarının Serin Kalmasına Yardımcı Olabilir
Fotoğraf : 20 mm kalınlığındaki aerojel parçası, taze bir çiçeği alkol alevinden koruyabilir.
Süper yalıtkan bor nitrür aerojel mekanik mukavemetini kaybetmeden 1400 ° C’ye kadar dayanabilir.
Yoğunluğu su gibi sadece %1 olmasına rağmen, bor nitrürden yapılmış süper yalıtkan bir malzeme, bir uzay aracı ekipmanını aşırı sıcak veya soğuktan koruyabilir.
Diğer seramik aerojellerin aksine -% 99’dan fazla hava içeren katı dispersiyonlar- bu malzeme aşırı koşullar altında kırılgan hale gelmez. Bir hafta boyunca 1400 °C’ye kadar ısıtılabilir ve dört saniyede 900 °C’den -198 °C’ye kadar soğutabilir. Mekanik stabilitesini kaybetmeden 500 sıcaklık şokuna dayanabilir.
Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles, ABD’den Xiangfeng Duan ve Yu Huang ve Çin’deki Harbin Teknoloji Enstitüsü’nden Hui Li ekibi, grafenin sert kuzeni, altıgen bor nitrür kullanarak malzemeyi tasarladı. Her ikisi de atomik olarak incedir ve bir petek yapısını paylaşır, ancak bor nitrür kimyasal olarak daha dayanıklıdır ve yüksek sıcaklıklarda oksitlenmez.
Duan’ın ekibi ilk önce hiperbolik yüzeyli grafen dışında negatif eğriliğe sahip eyer şekilli bir şablon yarattı. Şablon, benzenin bor-nitrojen versiyonu olan borazin ile kaplanmıştır. 1500 ° C’ye ısıtmanın ardından, borazin ilk önce polipropilene polimerize olur ve daha sonra kristalin bor nitrür oluşturmak üzere hidrojen atomlarını kaybeder. Son olarak, grafen şablonu oksitlenir ve yakılır.
Bu araştırmacılara göre, hava iletimini ve konveksiyonunu baskılayan ve onu süper yalıtkan yapan, çift bölmeli bir bor nitrür yapısı bırakır. Bir grafen, aerojeli kadar termal olarak iletkendir. Bunu test etmek için, araştırmacılar 500 cm’lik bir alevin üstüne oturan 2 cm kalınlığındaki aerojelin üzerine taze bir çiçek yerleştirdiler. 15 dakika sonra, “çiçeğin sadece hafif bir solgunluk sergilediğini” buldular
Yakın zamanda nanosize edilmiş içi boş alümina ışınlarından süperinsülatör yaratan ABD’deki California Institute of Technology’den Julia Greer bu konu hakkında “3B mimariyi inşa etmek için sadece 2B malzemeleri kullanabilmeniz çok heyecan verici, bu nedenle 2½D’lik bir malzeme gibi. Periyodik bir kafes olmayan bir şey oluşturmak için 2D malzemeleri kullanabileceğiniz yeni bir alan açar.” diyor.
Fotoğraf : Seramik aerojel, bir grafen şablonu ve kimyasal buhar biriktirme kullanılarak yapılır.
Aerojelin hiperbolik tasarımı alışılmadık özellikler verir: sıkıldığında incelir ve ısıtıldığında büzülür. Aynı zamanda çok esnektir ve % 95 oranında sıkıştırıldıktan sonra tam hacmini geri kazanır; çoğu seramik aerojel, yalnızca% 80’e kadar olan kompresyonları geri alabilir.
ABD’nin Lawrence Livermore Ulusal Laboratuarında nanoyapılı malzemeler üzerinde çalışan Marcus Worsley, “Malzemenin ısıl stabilite ve negatif ısıl genleşme katsayısı ile birleştiğinde aşırı sıkıştırılabilirliği etkileyicidir” diyor. Bu malzemenin en büyük dezavantajı, bir grafen aerojel şablonu ve kimyasal buhar biriktirmesini içeren sentez yolunun ölçeklenebilirliği ve maliyeti olabilir.
Greer, “Ancak, aerojel sadece sıkıştırma altında test edildi ancak gerilme altında olmadığı için herhangi bir uygulama için kırılgan olması muhtemeldir. Alan uygulamaları için, ağırlık bakımından harika olurdu ve termal iletkenlik açısından muhtemelen harikadır, ancak gerçek mutlak gücü çok düşük, çok zayıf. Korumaya çalıştığı şeyden önce yok olacak” diyor.
Duan ise “Şu anda, bir yönde iyi mekanik özelliklere sahibiz, ancak diğer iki yönde değil, çünkü yapı hiperbolik ve kendinden anizotropik. Bu üzerinde çalışmamız gereken bir şey” diyor.
Kaynak : chemistryworld.com
