Fabrication d'aérogèles

Types de Fabrication d'Aérogel

La fabrication d'aérogel est le processus de création d'aérogel, un matériau solide avec une structure unique contenant 90-99 % d'air. Il existe différents types de procédés de fabrication d'aérogel qui sont utilisés en fonction de l'utilisation prévue de l'aérogel. Ils incluent :

• Processus sol-gel

  Ce processus implique une série de réactions chimiques. Il produit des aérogel à base de silice. Le processus commence par la formation d'un sol colloïdal. Des particules de silice sont suspendues dans un liquide. Un gel est formé lorsque le sol de silice subit une polymérisation. Le gel est ensuite traité avec de l'alcool pour éliminer l'eau et produire un gel humide. Un séchage supercritique suit pour produire de l'aérogel. Ce processus est largement utilisé car il est économique. Il produit des aérogel de silice qui sont utilisés dans différentes applications. Par exemple, ils sont utilisés dans l'isolation et l'électronique.

• Extraction de CO2 supercritique

  Ce processus utilise le dioxyde de carbone comme précurseur pour la fabrication d'aérogel. Il est extrait de l'atmosphère en utilisant des sorbants de CO2 à base d'amines. Le CO2 est ensuite compressé et chauffé à 31 degrés Celsius. Il entre dans un état supercritique. Le mélange résultant est transféré dans une chambre de gélification. L'aérogel de silice est produit par le processus sol-gel. Le gel humide est ensuite séché dans une chambre supercritique. Le CO2 est libéré pour produire des aérogel. Ce processus est populaire car le dioxyde de carbone est abondant. Il est également peu coûteux. Les aérogel produits ont de grandes surfaces. Ils ont aussi des porosités réglables. Les aérogel sont utilisés dans des applications comme l'isolation thermique et l'aérospatiale.

• Méthodes de transestérification et de chlorure acide

  Les aérogel peuvent également être fabriqués à partir de précurseurs organosiliciés. Ces méthodes impliquent des réactions chimiques de polymérisation. Elles aboutissent à la formation de gels humides. Les gels sont ensuite séchés pour produire des aérogel. La méthode de transestérification implique l'utilisation d'alcool. Elle mène à la formation de liaisons siloxanes. La méthode du chlorure acide utilise des chlorures acides pour créer des liaisons siloxanes. Ces méthodes sont avantageuses car elles peuvent produire des aérogel avec différentes compositions. Par exemple, elles peuvent produire des aérogel de méthylsilsequioxane. Les aérogel ont une porosité plus élevée et une densité plus faible. Ils sont utilisés dans des applications comme le nettoyage des déversements de pétrole et l'isolation thermique.

• Hydrolyse à la flamme

  Ce processus de fabrication d'aérogel implique la création d'aérogel de silice à partir de vapeur. Il est également connu sous le nom de méthode CVD. Cette méthode nécessite des températures élevées d'environ 1200 degrés Celsius. Les températures élevées sont atteintes grâce à une flamme. Des gaz d'hydrogène et d'oxygène sont introduits dans la flamme. La flamme est ensuite stabilisée à l'aide d'une tige. Les gaz subissent des réactions d'oxydoréduction. La silice est produite sous forme de phase vapeur. La méthode d'hydrolyse à la flamme est avantageuse car elle produit des aérogel de silice de haute pureté. Les aérogel de silice ont une grande surface. Ils sont principalement utilisés dans des applications où il est nécessaire d'avoir une isolation de haute performance.

Fonctions et Caractéristiques de la Fabrication d'Aérogel

La fabrication d'aérogel implique la production de matériaux aux propriétés remarquables, telles qu'une faible densité, une isolation thermique et une grande porosité. Voici quelques fonctions et caractéristiques des aérogel :

• Légèreté

  Les aérogel sont connus comme l'un des matériaux solides les plus légers au monde. Leur poids peut être inférieur à celui de l'air, donnant un matériau qui peut être tenu à la main sans ressentir de poids. Cette densité incroyablement basse rend les aérogel idéaux pour des applications où le poids est crucial, comme dans la technologie aérospatiale.

• Isolation thermique

  Les aérogel possèdent des propriétés d'isolation thermique exceptionnelles, les rendant bénéfiques pour des applications nécessitant un contrôle de la température. Leur faible conductivité thermique les rend appropriés pour une utilisation dans des maisons à haute efficacité énergétique, des missions spatiales, et des dispositifs électroniques délicats nécessitant une dissipation de chaleur.

• Haute porosité

  Les aérogel sont très poreux, avec une grande surface. Cette haute porosité permet l'absorption de diverses molécules et peut être utilisée dans la catalyse, le nettoyage de l'environnement et la création de capteurs de gaz.

• Transparence

  Certaines aérogel peuvent être partiellement transparents ou même complètement clairs. Cela permet des applications uniques où la lumière doit passer, comme dans des dispositifs optiques et des lucarnes nécessitant de la lumière naturelle tout en nécessitant également une isolation thermique.

• Propriétés mécaniques

  Les aérogel peuvent être conçus pour avoir différentes propriétés mécaniques. Certains aérogel peuvent avoir une résistance mécanique améliorée tout en restant légers et isolants. Ces aérogel peuvent être utilisés dans des applications nécessitant résilience et durabilité, comme les revêtements protecteurs et les matériaux résistants aux impacts.

• Personnalisation

  Les aérogel peuvent être fabriqués à partir de divers matériaux précurseurs, permettant la personnalisation de leurs propriétés pour des usages spécifiques. Par exemple, les aérogel de silice sont courants mais peuvent également être fabriqués à partir d'oxydes organiques ou métalliques. Cette polyvalence ouvre un éventail d'applications potentielles dans l'électronique, la construction, la science des matériaux et la nanotechnologie.

• Superhydrophobicité

  Certaines aérogel peuvent être traités pour devenir superhydrophobes, ce qui signifie qu'ils repoussent l'eau. Les aérogel superhydrophobes sont utilisés dans des applications nécessitant une résistance à l'eau, telles que la création de revêtements et de membranes imperméables.

• Résistance au feu

  Les aérogel, en particulier les aérogel de silice, ont une bonne résistance au feu. Ils peuvent supporter des températures élevées sans brûler, ce qui les rend utiles pour des applications nécessitant une protection contre le feu ou la chaleur élevée, comme dans l'aérospatial et les matériaux de construction.

Scénarios de Fabrication d'Aérogel

Les fabricants d'aérogel ont réussi à créer un produit utilisé dans diverses industries. Cet isolement super performant est utilisé pour tout, de l'exploration spatiale à la fabrication de vestes confortables. Les magasins vendent des produits contenant de l'aérogel, et ils sont listés ci-dessous.

• Aéronautique

  L'aérogel a été d'abord développé pour la NASA, et il est encore utilisé dans l'industrie aérospatiale aujourd'hui. Les aérogel sont utilisés pour isoler les vaisseaux spatiaux et les satellites. Des couvertures d'aérogel sont déployées dans l'espace pour empêcher le matériel et les échantillons de geler. L'aérogel est également utilisé pour isoler les combinaisons spatiales. L'aérogel agit comme une couche de peau chaude. Il garde les astronautes au chaud sans être trop encombrant ou lourd.

• Construction

  L'aérogel est communément appelé fumée congelée. Mais il est également connu comme un super isolant. Ce titre n'est pas usurpé. Il est utilisé pour fabriquer des murs et des fenêtres super isolés dans les maisons. L'aérogel crée des murs et des fenêtres qui sont vraiment bien isolés. Ils sont presque aussi bien isolés qu'un mur sans verre du tout. Ces maisons restent chaudes en hiver et fraîches en été sans beaucoup d'énergie.

• Vêtements

  L'aérogel est utilisé pour fabriquer des vestes, des pantalons et des gants qui sont super chauds mais pas lourds. Les vestes et autres articles semblent légers et aérés. Mais ils piègent la chaleur très bien. Ils gardent les gens au chaud dans des températures très froides. Les gens peuvent faire de la randonnée ou travailler dehors en hiver sans trop ressentir le froid.

• Pétrole et gaz

  Les entreprises du secteur du pétrole et du gaz ont également trouvé des moyens d'utiliser l'aérogel. Les scientifiques ont développé un aérogel qui peut piéger le dioxyde de carbone. Cet aérogel capture les émissions de carbone avant qu'elles ne s'échappent dans l'air. Cela contribue à réduire la pollution des centrales électriques et des usines.

• Produits de consommation

  L'aérogel est utilisé dans de nombreux produits de consommation que les gens achètent chaque jour. Il est utilisé pour fabriquer des bottes et des chaussures très légères et chaudes. Certaines marques ont également commencé à fabriquer des baskets utilisant de l'aérogel pour l'isolation. Les baskets gardent les pieds au chaud sans ajouter du poids.

Comment Choisir la Fabrication d'Aérogel

Lors de la sélection de produits aérogel pour la revente, les acheteurs en gros doivent prendre en compte les facteurs suivants :

• Type d'Aérogel

  Les aérogel se déclinent en différents types, tels que les aérogel de silice, de polymère et de carbone. L'aérogel de silice est le plus courant en raison de son faible coût et de ses bonnes propriétés isolantes. Les acheteurs doivent considérer l'utilisation prévue de l'aérogel pour déterminer le type approprié.

• Processus de Fabrication

  L'aérogel peut être fabriqué par séchage supercritique, séchage à pression ambiante et processus sol-gel. Chaque méthode a des caractéristiques uniques et produit différents aérogel. Par exemple, l'aérogel séché de manière supercritique est plus dense et robuste que l'aérogel à pression ambiante. Les propriétaires d'entreprise doivent sélectionner le processus de fabrication qui répond aux besoins de leurs clients.

• Conductivité Thermique

  La conductivité thermique est la capacité d'un matériau à conduire la chaleur. C'est un élément important à considérer lors du choix d'aérogel pour des applications d'isolation. Une conductivité thermique plus basse signifie une meilleure isolation. En fonction de l'application, les acheteurs doivent rechercher des aérogel avec une conductivité thermique de 13-17 mW/mK.

• Transparence

  La transparence est la capacité de la lumière à traverser un matériau. Certains aérogel comme l'aérogel de silice sont transparents. Ils peuvent être utilisés dans des applications où la lumière est nécessaire, comme dans la construction de lucarnes économes en énergie. Les acheteurs doivent choisir la transparence de l'aérogel en fonction de la demande de leurs clients.

• Expertise du Fournisseur

  Les acheteurs doivent travailler avec des fournisseurs ayant de l'expérience dans la fabrication d'aérogel. Ils doivent vérifier les avis des clients précédents pour déterminer la réputation du fournisseur. Un fournisseur réputé fournira des produits de qualité et répondra aux demandes de manière rapide.

Fabrication d'Aérogel Q & R

Q1 : Quels Sont Les Défis de la Fabrication d'Aérogel ?

A1 : Les défis de la fabrication d'aérogel incluent la nécessité d'un contrôle précis sur le processus de séchage supercritique pour éviter les fissures et la difficulté d'augmenter la production tout en maintenant les propriétés uniques de l'aérogel. De plus, il y a des défis pour réduire les coûts associés à la production d'aérogel, qui peuvent être élevés en raison des équipements spécialisés et des matières premières.

Q2 : Comment L'Aérogel Est-Ils Utilisés Dans l'Isolation ?

A2 : L'aérogel est utilisé dans l'isolation en exploitant sa faible conductivité thermique. Les couvertures d'aérogel, qui sont flexibles, peuvent être utilisées dans des applications comme l'isolation des bâtiments, l'habillement et les missions spatiales. Ces couvertures sont plus faciles à manipuler et à utiliser que les panneaux d'aérogel rigides, qui sont utilisés dans des applications nécessitant des niveaux élevés d'isolation et des contraintes d'espace.

Q3 : Quels Sont Les Types Courants D'Aérogel ?

A3 : Les types courants d'aérogel incluent l'aérogel de silice, qui est le plus largement utilisé en raison de ses excellentes propriétés isolantes et de sa transparence ; les aérogel de polymère, qui sont plus légers et plus flexibles ; et l'aérogel de carbone, connu pour sa conductivité électrique et son utilisation potentielle dans les supercondensateurs.

Q4 : Les Aérogel Peuvent-Ils Être Fabriqués Sans Vide ?

A4 : Les aérogel ne peuvent pas être fabriqués sans vide car le vide est un composant critique du processus. Le vide est utilisé dans le processus sol-gel pour aider à enlever le solvant du gel et pour créer la structure poreuse de l'aérogel. De plus, le vide est utilisé à l'occasion du processus de séchage supercritique pour éviter l'effondrement de la structure du gel.

Q5 : Qu'est-Ce Que Les Aérogel et Leurs Applications ?

A5 : Les aérogel sont des solides légers et hautement poreux dérivés de gels dans lesquels le composant liquide a été remplacé par un gaz. Ils ont un large éventail d'applications, notamment les matériaux d'isolation pour les bâtiments et les vaisseaux spatiaux, le nettoyage des déversements de pétrole, et comme catalyseurs dans les réactions chimiques.