Производство аэрогелей убыстрили и удешевили
© Авторы исследования
Российские ученые показали, что, оптимизируя технологические условия проведения сверхкритической сушки, можно без ухудшения качества аэрогелей заметно ускорить процесс их производства. Результаты работы помогут сделать синтез этих сверхлегких материалов более доступным. Статья опубликована в журнале Drying Technology.
Аэрогели — высокопористые структурированные материалы. Благодаря низкой плотности и теплопроводности, сочетающимся с высокой твердостью и прозрачностью, аэрогели перспективны для изготовления теплоизоляционных материалов, в различных медицинских целях. Однако один из ключевых этапов получения аэрогелей — сверхкритическая сушка — очень дорогостоящий, что ограничивает возможности использования этих материалов. В новой работе ученые из РХТУ им. Д.И. Менделеева предложили способ оптимизации этого процесса.
«Многие научные группы занимаются интенсификацией процесса сверхкритической сушки, — рассказывает один из авторов работы Павел Цыганков. — Мы в своей работе сконцентрировались на влиянии параметров процесса — температуры, расхода сверхкритического сушильного агента и режима его подачи — на ключевые характеристики процесса сушки: ее продолжительность и суммарный расход сушильного агента».
Исследователи изучали процесс сверхкритической сушки на примере классического аэрогеля на основе диоксида кремния. В качестве исходного растворителя использовался изопропанол, в качестве осушителя — сверхкритический углекислый газ. Все эксперименты проводились в аппарате высокого давления. Ученые варьировали основные параметры процесса, пытаясь ускорить его и уменьшить расход сушильного агента и одновременно не ухудшить качество продукта. В результате ученые установили, что за счет изменения параметров сверхкритической сушки расход углекислого газа можно уменьшить на 63,4%, а суммарное время процесса — примерно на 50%. При этом качество получаемого продукта остается практически неизменным и полученные кремнеземные аэрогели имеют развитую удельную поверхность (~ 850 м/г) и высокую пористость (~ 95%).