Anglies pagrindu pagamintos medžiagos yra plačiai naudojamos daugelyje sričių, tokių kaip energijos kaupimas, aplinkos mokslas ir medžiagų chemija. Per pastaruosius kelis dešimtmečius daugelis mokslininkų namuose ir užsienyje sėkmingai sukūrė daugybę naujų anglies pagrindu pagamintų medžiagų, tokių kaip bioanglis, grafenas, grafeno oksidas (GO), anglies nanovamzdeliai, anglies nanopluoštai, anglies sferos, anglies aerogeliai, azotas. - legiruotas anglies ir grafito fazės anglies nitridas. Airgel yra nauja kieta medžiaga, turinti ypač smulkią porėtą struktūrą ir mažą tankį. Nuo pat savo gimimo 1931 m. jis visada traukė platų dėmesį. Laikui bėgant, mokslininkai toliau tyrinėja ir optimizuoja aerogelio paruošimo būdus, pradedant nuo pradinio neorganinio silicio dioksido aerogelio, kuris palaipsniui buvo sukurtas iki organinio aerogelio, o vėliau išplečiamas iki anglies aerogelio. plėsti.
Anglies pagrindu pagaminti aerogeliai yra naujo tipo nanoporingos anglies medžiagos, gaunamos karbonizuojant aukštoje temperatūroje inertinių dujų aplinkoje, naudojant organinius aerogelius kaip pirmtakus. Jie turi dvigubas aerogelių ir anglies pagrindo medžiagų savybes. Dėl mažo tankio, didelio specifinio paviršiaus ploto ir didelio poringumo anglies pagrindu pagamintas aerogelis buvo plačiai naudojamas energijos kaupimui, adsorbcijai, jutikliui, elektromagnetiniam ekranavimui ir absorbcijai.
Vaizdo šaltinis: „Journal of Colloid and Interface Science“.
Anglies pagrindu pagamintų aerogelių klasifikacija:
Atsižvelgiant į žaliavų šaltinių skirtumus, anglies aerogelius galima apytiksliai suskirstyti į tris kategorijas: grafito pagrindu pagamintus anglies aerogelius, organinės anglies aerogelius ir anglies sudėtinius aerogelius.
Grafito pagrindu pagamintiems anglies aerogeliams, tokiems kaip grafeno aerogeliai ir anglies nanovamzdelių aerogeliai, grafito-anglies medžiagos yra tiesiogiai sujungiamos į trimates aerogelio struktūras, naudojant tinkamus surinkimo procesus. Dėl didelio elektros laidumo šios anglies aerogelio medžiagos plačiai naudojamos įvairiuose elektroniniuose prietaisuose ir jutikliuose.
Organinės anglies aerogelio pirmtakas priklauso organinėms medžiagoms, kurios po aukštos temperatūros karbonizacijos proceso virsta anglies medžiaga, o tada surinkimo proceso pagalba sukuriama trimatė porėta struktūra. Šiuos anglies pagrindu pagamintus aerogelius galima suskirstyti į biomasės anglies aerogelius ir polimerinius anglies aerogelius. Dėl puikių adsorbcijos savybių ir unikalių struktūrinių savybių jie turi platų pritaikymą ir plėtros potencialą aplinkos apsaugos ir energetikos srityse.
Anglies kompozicinis aerogelis yra labai svarbi pastarųjų metų anglies pagrindo aerogelio lauko plėtros tendencija. Įvedus organines grupes arba polimerą, galima reguliuoti ir kontroliuoti komponentų santykį, o tada optimizuoti vieno komponento anglies pagrindu pagamintų aerogelio medžiagų problemas, tokias kaip didesnis trapumas, lengva drėgmė, prastas lankstumas ir pan. Išlaikant puikias savybes, anglies kompoziciniai aerogeliai užtikrina funkcinį skirtingų medžiagų papildomumą, o tai atveria platesnę erdvę anglies pagrindu pagamintų aerogelių pritaikymui.
Anglies pagrindu pagaminto aerogelio paruošimas:
Anglies pagrindu pagaminto aerogelio paruošimas paprastai apima šiuos tris etapus: (1) pirmtakų izoliacija, želė želė ir sendinimas; ② Gelis išdžiūsta ir tampa aerogeliu; ③ Aerogelio karbonizavimas, kad būtų gautas aerogelis anglies pagrindu. Anglies pagrindu pagamintas aerogelis pasirodė esąs geras daugeliu atvejų, tačiau sudėtingas paruošimo procesas, didelė kaina ir maža išeiga riboja jo praktinį pritaikymą. Anglies pagrindu pagamintų aerogelio medžiagų paruošimo metodai daugiausia apima sol-gelio metodą, hidroterminį metodą, cheminio nusodinimo garais metodą ir ledo šablono metodą.
Anglies pagrindu pagaminto aerogelio naudojimas:
Anglies pagrindu pagamintas aerogelis yra lengva, porėta, amorfinė nanoporingos struktūros anglies medžiaga. Anglies pagrindu pagamintas aerogelis turi svarbią taikymo vertę pagrindinėse elektrocheminės energijos kaupimo, katalizatoriaus ir jo nešiklio, krašto apsaugos ir karinės pramonės bei aplinkos apsaugos srityse.
1.Šiluminė izoliacija karštiems akumuliatoriams ir superkondensatoriams
Energijos kaupimo įrangoje temperatūra turi didelę įtaką jos veikimui ir tarnavimo laikui. Aerogelis gali būti naudojamas kaip karštų baterijų ir superkondensatorių termoizoliacinė medžiaga, neleidžianti šilumai per greitai pernešti baterijos ar kondensatoriaus viduje bei palaikyti įrenginio darbinės temperatūros stabilumą, taip pagerinant įrangos veikimą ir saugumą.
2.Garsą sugerianti medžiaga
Dėl porėtos aerogelio struktūros jis pasižymi geromis garsą sugeriančiomis savybėmis. Kai garso bangos sklinda aerogelio porose, jos daug kartų atsispindės ir išsisklaidys, todėl garso energija ir toliau mažės. Koncertų salėse, įrašų studijose ir kitose vietose, kurioms keliami aukšti akustinės aplinkos reikalavimai, aerogelis gali būti naudojamas garsą sugeriančioms plokštėms gaminti, efektyviai sumažinant aidėjimo laiką patalpose ir pagerinant garso aiškumą.
3.Katalizatoriaus palaikymas
Didelis specifinis aerogelio paviršiaus plotas suteikia daug katalizatoriaus pakrovimo vietų. Vykdant aplinkos katalizines reakcijas, pvz., katalizinį automobilių išmetamųjų dujų valymą, pramoninių išmetamųjų dujų katalizinę oksidaciją ir kt., katalizatoriaus įkėlimas į aerogelio nešiklį gali pagerinti katalizatoriaus sklaidą ir aktyvumą, kad būtų katalizuojamas kenksmingų medžiagų konversija. veiksmingiau ir sumažinti teršalų išmetimą.
4. Elektroninių prietaisų pakavimo medžiagos
Aerogeliai turi geras elektros izoliacijos savybes ir mažą dielektrinę konstantą, todėl gali būti naudojami kaip elektroninių prietaisų pakavimo medžiaga. Elektroniniuose įrenginiuose, tokiuose kaip integriniai grandynai ir lustai, aerogelio pakuotė gali apsaugoti elektroninius komponentus nuo aplinkos veiksnių, tokių kaip drėgmė ir dulkės, o jos maža dielektrinė konstanta padeda sumažinti signalo perdavimo vėlavimą ir nuostolius.
vaizdo šaltinis: RSC Advances