એરોજેલ શું છે?

એરોજેલનો જન્મ

૧૯૩૧માં, કિસ્ટલરે આલ્કોહોલિક સુપરક્રિટિકલ ડ્રાયિંગ ટેકનિકનો ઉપયોગ કરીને પ્રવાહીને ઘનથી અલગ કર્યું અને ગેસની રચનાને સંકોચાતી અને તૂટી પડતી અટકાવી, જેના પરિણામે વિશ્વમાં એરજેલનો ઉદ્ભવ થયો.

એરોજેલની વ્યાખ્યા
એરોજેલ એ એક હલકું નેનો-છિદ્રાળુ આકારહીન ઘન પદાર્થ છે જેમાં નેનોમીટર-સ્કેલ સૂક્ષ્મ કણો એકબીજા સાથે ભેગા થઈને નેનોમીટર-સ્કેલ છિદ્રાળુ નેટવર્ક માળખું બનાવે છે અને નેટવર્ક હાડપિંજરમાં મોટી સંખ્યામાં વાયુયુક્ત વિક્ષેપ માધ્યમોથી ભરેલું હોય છે.

એરોજેલ્સ માત્ર એક કાર્યાત્મક પદાર્થ જ નથી, પરંતુ પદાર્થની એક નવી સ્થિતિ પણ છે. એરોજેલ્સની સ્થિતિ ઘણા ગુણધર્મોમાં પદાર્થની અન્ય સ્થિતિઓથી મૂળભૂત રીતે અલગ છે. તેનું કદ અને આકાર ઘન પદાર્થ જેવો જ છે, છતાં તેની સ્પષ્ટ ઘનતા મહત્તમ 1 g/cm³ થી 0.001 g/cm³ (હવાની ઘનતા કરતા ઓછી) સુધી ફેલાયેલી હોઈ શકે છે; તે જ સમયે, તેમાં સ્પોન્જ જેવી છિદ્રાળુ રચના છે, જેમાં માઇક્રોસ્કોપિક (નેનો-સ્કેલ સ્કેલેટન), મેક્રોસ્કોપિક (કન્ડેન્સ્ડ મેટર) અને મેસોસ્કોપિક (બહુ-સ્તરીય અને ફ્રેક્ટલ સ્ટ્રક્ચર) લાક્ષણિકતાઓના બહુવિધ ગુણધર્મો છે, જેના કારણે એરોજેલ્સમાં ઘણા અનન્ય ગુણધર્મો છે. તે ખૂબ જ ઓછી થર્મલ વાહકતા, સ્થિતિસ્થાપકતાનું ખૂબ ઓછું મોડ્યુલસ, ખૂબ જ ઓછી ફોનોન દર, ખૂબ જ ઓછી રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, ઓછી ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક, ધ્વનિની ખૂબ જ ઓછી ગતિ, ઉચ્ચ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર, ખૂબ જ વિશાળ ઘનતા અને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વિતરણ, વગેરે દર્શાવે છે.

એરોજેલ્સનું વર્ગીકરણ
એરોજેલ્સની વિશાળ શ્રેણી છે, જે લગભગ તમામ ભૌતિક પ્રણાલીઓને આવરી લે છે. સામાન્ય રીતે, રાસાયણિક રચના અનુસાર, તેમને કાર્બનિક એરોજેલ્સ, અકાર્બનિક એરોજેલ્સ અને સંયુક્ત એરોજેલ્સ વગેરેમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. એરોજેલ્સને તેમના મુખ્ય ઘટકો અનુસાર સિલિકોન, કાર્બન, સલ્ફર, મેટલ ઓક્સાઇડ અને મેટલ સિસ્ટમ્સમાં પણ વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.

એરોજેલ્સની સ્થિતિ અને ભૂમિકા
વૈજ્ઞાનિકો કહે છે કે એરોજેલ્સ દુનિયા બદલી નાખશે.

યુએસ જર્નલ સાયન્સના 10મા અંકમાં એરજેલને ટોચના 250 ગરમ વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજી મુદ્દાઓમાંના એક તરીકે સૂચિબદ્ધ કરવામાં આવ્યું હતું. 20 ઓગસ્ટ 2007 ના રોજ, ધ ટાઇમ્સે અહેવાલ આપ્યો કે એરજેલ એ વિશ્વનો સૌથી હલકો ઘન પદાર્થ છે જે 1 કિલો ડાયનામાઇટની વિસ્ફોટક શક્તિનો સામનો કરી શકે છે અને તમને 1300 °C થી ઉપરના બ્લોટોર્ચની ગરમીથી દૂર રાખી શકે છે. વૈજ્ઞાનિકો સુપર-ઇન્સ્યુલેટેડ સ્પેસ સુટ્સથી લઈને સુપરકેપેસિટર, ઉત્પ્રેરક અને આગામી પેઢીના ટેનિસ રેકેટ સુધીની દરેક વસ્તુમાં એરજેલના ઉપયોગની શોધ કરી રહ્યા છે. એરજેલ 1930 ના દાયકાના ફિનોલિક રેઝિન, 1980 ના દાયકાના કાર્બન ફાઇબર અને 1990 ના દાયકાના સિલિકોન જેવી સુપ્રસિદ્ધ સામગ્રીની પેઢીઓને ટક્કર આપવાનું વચન આપે છે.

એરોજેલને વિશ્વના સૌથી હળવા ઘન પદાર્થ તરીકે ગિનિસ બુક ઓફ વર્લ્ડ રેકોર્ડ્સમાં ઘણી વખત સ્થાન મળ્યું છે. એરોજેલમાં ખૂબ જ ઓછી થર્મલ વાહકતા અને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ પણ છે અને તે શ્રેષ્ઠ કાચના તંતુઓ કરતાં 39 ગણો વધુ ઇન્સ્યુલેટીંગ છે. એરોજેલનો ઉપયોગ રશિયન મીર સ્પેસ સ્ટેશન અને યુએસ માર્સ પાથફાઇન્ડર રોવરને થર્મલી ઇન્સ્યુલેટ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો છે, અને તેણે પહેલાથી જ એરોસ્પેસ ઉદ્યોગમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવી છે.

એરોજેલ વિકાસનો ઇતિહાસ
૧૯૩૧માં, યુએસએની સ્ટેનફોર્ડ યુનિવર્સિટીમાં કિસ્ટલર દ્વારા સૌપ્રથમ એરોજેલ્સ તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા.
૧૯૮૫માં, જર્મનીની વુર્ઝબર્ગ યુનિવર્સિટી ખાતે ભૌતિકશાસ્ત્ર સંસ્થા દ્વારા એરોજેલ્સ પરનો પ્રથમ પરિસંવાદ, જે ISA તરીકે ઓળખાય છે, તેનું આયોજન કરવામાં આવ્યું હતું.
૧૯૯૩માં, સ્પેસસુટ, અવકાશયાન અને અવકાશ શટલને ઇન્સ્યુલેટ કરવા માટે એરોજેલ્સનો ઉપયોગ થાય છે.
2002 માં, એરોજેલ્સ વિકસાવવા અને ઉત્પાદન કરવા માટે નાસાની એક કંપની, એસ્પેન એરોજેલની સ્થાપના કરવામાં આવી.
2004, સ્થાનિક ચીની સંશોધન સંસ્થાઓ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવેલ એરજેલ સંશોધન.
2006 માં, ચીનમાં સ્થાનિક એરજેલ કંપનીઓએ એરજેલ વિકસાવવાનું શરૂ કર્યું.
2017, ચીને GB/T 34336-201, નોનપોરસ એરોજેલ કમ્પોઝિટ ઇન્સ્યુલેશન પ્રોડક્ટ્સ જાહેર કર્યા.
૨૦૨૧ માં, રાજ્ય પરિષદે કાર્બન ફાઇબર, એરજેલ, ખાસ સ્ટીલ અને અન્ય મૂળભૂત સામગ્રીના સંશોધન અને વિકાસને વેગ આપવા માટે "૨૦૨૩ સુધીમાં કાર્બનના ઉત્સર્જનની ટોચ પર પહોંચવા માટેની કાર્યવાહી યોજના" જારી કરી.

એરોજેલ્સના મુખ્ય ગુણધર્મો
(૧) અતિ-પ્રકાશ. એરોજેલ એ વિશ્વનો સૌથી ઓછો ઘન પદાર્થ છે, જેની ઓછામાં ઓછી ઘનતા હવાના દળના છઠ્ઠા ભાગ જેટલી હોય છે. ઘનતામાં ફેરફારની શ્રેણી સામાન્ય રીતે ૦.૦૦૧~૧ ગ્રામ/સેમી³ હોય છે.

(2) ઉચ્ચ છિદ્રાળુતા અને ઉચ્ચ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર. છિદ્રાળુતા 80%~99.9% છે, ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર 200~1000m2/g છે, અને છિદ્રોનું લાક્ષણિક કદ 1~100nm છે.

(૩) સુપર થર્મલ ઇન્સ્યુલેશન. એરજેલનું સ્લિમ નેનો-નેટવર્ક માળખું સ્થાનિક થર્મલ ઉત્તેજનાના પ્રસારને અસરકારક રીતે મર્યાદિત કરે છે, અને તેની ઘન-અવસ્થા થર્મલ વાહકતા અનુરૂપ કાચ જેવી સામગ્રી કરતા 3~2 ક્રમ ઓછી તીવ્રતા ધરાવે છે.

એરજેલ થર્મલ ઇન્સ્યુલેશનનો સિદ્ધાંત
થર્મલ ટ્રાન્સફરમાં ઘટાડો: એરજેલમાં અનંત સંખ્યામાં નેનોપાર્ટિકલ્સ એક જાળીદાર હાડપિંજર બનાવે છે, અને ગરમી ફક્ત અનંત સંખ્યામાં નેનોપાર્ટિકલ્સ સાથે જ વહેતી થઈ શકે છે. ગરમીનો પ્રવાહ ફક્ત અનંત સંખ્યામાં નેનોપાર્ટિકલ્સ સાથે જ વહન કરી શકાય છે, જેના પરિણામે ઘનમાં ગરમીના સ્થાનાંતરણનો માર્ગ લગભગ અનંત થઈ જાય છે. ઘનમાં ગરમીનું સ્થાનાંતરણ શક્ય તેટલા ઓછા સ્તરે ઘટાડવામાં આવે છે.

ઉષ્મા સંવહનનો અવરોધ : એરોજેલ્સનું સરેરાશ છિદ્ર કદ 20-40 nm છે, જે 69 nm ના વાયુ પરમાણુઓની સરેરાશ મુક્ત શ્રેણી કરતા નાનું છે, અને છિદ્રોમાં રહેલા વાયુ પરમાણુઓ મુક્તપણે ફરવાની ક્ષમતા ગુમાવે છે, જેના કારણે સંવહન લગભગ અશક્ય બને છે.

ઘટાડેલા થર્મલ રેડિયેશન : એરોજેલ્સમાં નેનોપાર્ટિકલ્સ દ્વારા રચાયેલી છિદ્ર દિવાલો ઇન્ફ્રારેડ કવચ છે, અને અસંખ્ય કવચ થર્મલ રેડિયેશનને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે.

(૪) ઉત્પ્રેરક. નાના કણોનું કદ, ઉચ્ચ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને એરજેલની ઓછી ઘનતા એરજેલ ઉત્પ્રેરકની પ્રવૃત્તિ અને પસંદગીને પરંપરાગત ઉત્પ્રેરક કરતા ઘણી વધારે બનાવે છે, અને સક્રિય ઘટકો વાહકમાં ખૂબ જ સમાન રીતે વિખેરાઈ શકે છે, અને તેમાં ઉત્તમ થર્મલ સ્થિરતા પણ છે, જે અસરકારક રીતે બાજુની પ્રતિક્રિયાઓની ઘટનાને ઘટાડી શકે છે.

(5) ધ્વનિ ઇન્સ્યુલેશન. એરોજેલ્સના ઓછા ધ્વનિ વેગ ગુણધર્મો તેમને એકોસ્ટિક વિલંબ અથવા ઉચ્ચ તાપમાનના ધ્વનિ ઇન્સ્યુલેશન માટે આદર્શ સામગ્રી બનાવે છે. એરોજેલ્સના એકોસ્ટિક અવબાધની ચલ શ્રેણી મોટી છે [103 ~ 107kg/(㎡-s)], જે અલ્ટ્રાસોનિક ડિટેક્ટર માટે વધુ આદર્શ એકોસ્ટિક પ્રતિકાર જોડાણ સામગ્રી છે. અલ્ટ્રાસોનિક જનરેટર અને ડિટેક્ટર માટે વપરાતા પીઝોઇલેક્ટ્રિક સિરામિક્સનો એકોસ્ટિક પ્રતિકાર 1.5×107kg/(㎡-s) છે, જ્યારે હવાનો એકોસ્ટિક પ્રતિકાર માત્ર 400kg/(㎡-s) છે. પીઝોઇલેક્ટ્રિક સિરામિક્સ અને હવા વચ્ચે એકોસ્ટિક પ્રતિકાર જોડાણ સામગ્રી તરીકે 1/4 તરંગલંબાઇની જાડાઈ અને લગભગ 0.3g/cm³ ની ઘનતાવાળા સિલિકોન એરજેલનો ઉપયોગ કરવાથી ધ્વનિની તીવ્રતા 30dB વધી શકે છે, એકોસ્ટિક તરંગોની ટ્રાન્સમિશન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થઈ શકે છે અને ઉપકરણ એપ્લિકેશનોમાં સિગ્નલ-ટુ-અવાજ ગુણોત્તર ઘટાડી શકાય છે.

(૬) ગાળણક્રિયા કામગીરી. નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ એરોજેલ્સનો ઉપયોગ એક નવા પ્રકારના અત્યંત કાર્યક્ષમ ગેસ ગાળણક્રિયા સામગ્રી તરીકે પણ થઈ શકે છે. તેના અપવાદરૂપે મોટા ચોક્કસ સપાટી વિસ્તારને કારણે, એરોજેલ્સને વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા "સુપર સ્પોન્જ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે અને તે પાણીમાં પ્રદૂષકોને શોષવા, પાણીમાંથી સીસા અને પારાને ચૂસવા માટે આદર્શ છે, જે તેમને પર્યાવરણીય આપત્તિઓનો સામનો કરવા માટે એક ઉત્તમ સામગ્રી બનાવે છે.

(૭) ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો. શુદ્ધ SiO₂ એરજેલ પારદર્શક અને રંગહીન છે, અને તેનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ (૧.૦૦૬~૧.૦૬) હવાના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની ખૂબ નજીક છે, જેનો અર્થ એ છે કે SiO₂ એરજેલમાં ઘટના પ્રકાશમાં લગભગ કોઈ પ્રતિબિંબ નુકશાન નથી અને તે સૂર્યપ્રકાશને અસરકારક રીતે પ્રસારિત કરી શકે છે. તેથી, તેનો ઉપયોગ ઇન્સ્યુલેશન અને અવાજ ઘટાડવાના કાચ બનાવવા માટે થઈ શકે છે.

વધુ માહિતી અથવા ટેકનિકલ ડેટ શીટ અને મટીરીયલ સેફ્ટી ડેટા શીટ માટે, કૃપા કરીને ઇમેઇલ દ્વારા અમારો સંપર્ક કરો: [email protected] , અથવા અમને +86-28-8411-1861 પર કૉલ કરો.

કેટલાક ચિત્રો અને લખાણો ઇન્ટરનેટ પરથી પુનઃઉત્પાદિત કરવામાં આવ્યા છે, અને કોપીરાઈટ મૂળ લેખકનો છે. જો કોઈ ઉલ્લંઘન હોય, તો કૃપા કરીને તેને કાઢી નાખવા માટે અમારો સંપર્ક કરો.