Коммерциализация аэрогеля на рынке Красноярского края с учетом его физико-технических и экономических характеристик
Дипломная работа - Маркетинг
Другие дипломы по предмету Маркетинг
? аэрогелей, нитроцеллюлозы и каучука. Практически прозрачный кварцевый аэрогель достаточно прочен, двухграммовый образец не сморщивается под кирпичом весом 2,5 кг.
Первоначально производство "голубого дыма" было достаточно дорогим, к тому же сами аэрогели, ввиду несовершенства технологии, получались достаточно хрупкими. Наиболее любопытные аэрогели - кремнийорганические, или силиконовые (на основе углерода), были открыты в начале 1990 годов.
Хотя процесс Кистлера был эффективен, надо признать, что он требует нагрев и одновременную герметизацию огнеопасных и ядовитых паров метанола. Хотя за последующие 70 лет к этому процессу мало что добавилось, эти материалы начали пробивать себе дорогу из лаборатории на рынок. Химики сумели создать аэрогели с различными начальными составами кварца и заменили метанол, сжиженный углекислым газом. Современные аэрогели имеют отдельные недостатки, к числу которых относится синеватый отлив, связанный с наночастицами кварца, рассеивающими коротковолновую составляющую спектра.
2.2Получение аэрогеля
Типичный способ производства аэрогеля - извлечение жидкой фазы геля путём закритической сушки, то есть, высушивание при температуре и давлении, превышающих критические для данного вещества. Таким образом удаётся медленно отвести жидкость, не нарушая при этом матричную структуру твёрдой фазы, без коллапса капилляров, как это происходит в случае обычного испарения.
Обычно аэрогели получают, осушая суперкритическим углекислым газом гели оксида кремния или оксида алюминия. Процесс осушки замещает все молекулы растворителя на CO2, который впоследствии медленно замещается азотом и кислородом воздуха, однако структура геля при этом не повреждается.
Более подробно с запатентованным способом получения аэрогеля оксида алюминия можно ознакомиться в Приложении А.
2.3Структура, характеристики и свойства аэрогеля
Длина Аэрогели относятся к классу материалов, в которых полости занимают не менее 50% объема. Как правило, этот процент достигает 90-99, а плотность составляет от 1 до 150 кг/м. Структуру аэрогеля образуют сферические кластеры из кварца диаметром примерно 0,004 мкм, формирующие трехмерную сетку, поры которой заполнены воздухом. Размеры пор в десять и более раз превышают размеры кластеров, что и позволяет получать очень легкий материал. Аэрогели представляют собой древовидную сеть из объединенных в кластеры наночастиц размером 2-5 нм и пор размерами до 100 нм. Аналогия: поролон или пенопласт. Таким образом, хотя аэрогель классифицируется как твёрдое вещество, до 99% его субстанции - это ни что иное, как газ. По словам учёных, в силу наноразмеров внутренней структуры подобных веществ - пор и "перегородок", одного кубического сантиметра аэрогеля было бы достаточно, чтобы, будучи "развёрнутыми", эти самые "перегородки" покрыли площадь футбольного поля.
Свойства аэрогелей:
.На ощупь аэрогели напоминают легкую, но твердую пену;
.При сильной нагрузке аэрогель трескается, но в целом это весьма прочный материал - образец аэрогеля может выдержать нагрузку в 2000 раз больше собственного веса;
.Аэрогели, в особенности кварцевые - хорошие теплоизоляторы;
.Они также очень гигроскопичны (поглощают водяные пары из воздуха);
.По внешнему виду аэрогели полупрозрачны;
.Плотность достигает всего 0,3 - 0,03г/см(во много раз легче пуха);
7.Эффективные поглотители солнечного света (показатели преломления 1,006 до 1,060; длина поглощения при ?=400нм более 400см);
8.Аэрогель способен к высокой термической изоляции - до 800 ОС;
.Абсорбируют токсичные тяжёлые металлы, например, халькогель сорбирует 99.9% ртути из раствора и всего лишь 40% цинка;
.У него высокая акустическая изоляция - показатель скорости звука через аэрогель достигает только 100м/сек.
2.4Виды аэрогеля
1.Кварцевые аэрогели: плотность=1,9 кг/м (в 500 раз меньше плотности воды), пропускают солнечный свет, но сильно поглощают тепловое излучение, имеют низкую теплопроводность (0,003 Вт/(мК)), температура плавления составляет 1200C;
.Халькогели (chalcogels),получают, заменив в составе классических аэрогелей кислород серой или селеном, что позволяет пористой структуре аэрогеля более предпочтительно связываться с токсичными металлами, в том числе и ртутью;
3.Углеродные аэрогели: электропроводны и могут использоваться в качестве электродов в конденсаторе. Обладают большой площадью внутренней поверхности (до 800 м,;">/грамм); за счет этого углеродные аэрогели нашли применение в производстве суперконденсаторов ёмкостью в тысячи фарад. Отражают всего 0,3% излучения в диапазоне длин волн от 0,25 до 14,3 мкм , что делает их эффективными поглотителями солнечного света;
..">Кремнезёмные аэрогели из оксида алюминия с добавками других металлов используются в качестве катализаторов .
2.5Применение аэрогеля
В России есть только два места, где изготовляется аэрогель. Это Институт катализа в Новосибирске и Лаборатория ядерных проблем ОИЯИ (А.И.Филиппов, С.В.Филин и др.). Образцы аэрогеля, полученного в ЛЯП, имеют показатель преломления от 1,1 до 1,02, что позволяет достигать пороговые значения