» » Материал, на 99% состоящий из воздуха
Дорогие читатели, приглашаем подписаться на наш Telegram канал @news_boyarka_name (https://t.me/news_boyarka_name)

Аэрогель — это легкий высокопористый материал, обладающий рядом исключительных и даже уникальных физических свойств, которые привлекают внимание исследователей, работающих в различных областях науки и техники. 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. Первые образцы аэрогеля появились относительно давно. Однако его производство, требующее высоких температур и давлений, оказалось непростой задачей.

Вот немного подробностей …

Первенство в изобретении признано за химиком Стивеном Кистлером (Steven Kistler) из Тихоокеанского колледжа (College of the Pacific) в Стоктоне, Калифорния, США, опубликовавшим в 1931 году в журналеNature свои результаты.
Кистлер заменял жидкость в геле на метанол, а потом нагревал гель под давлением до достижения критической температуры метанола (240 °C). Метанол уходил из геля, не уменьшаясь в объёме; соответственно, и гель «высыхал», почти не ужимаясь.
В достаточно крупном масштабе оно было реализовано только в конце прошлого века, что в первую очередь было связано с потребностью в черенковских радиаторах с показателями преломления, заполняющими нишу между показателями преломления газов и конденсированных сред.

Как известно, черенковское излучение возбуждается в веществе заряженной частицей, если ее скорость превышает в нем скорость света, которая обратно пропорциональна показателю преломления вещества. Последний зависит от плотности вещества, которую в аэрогеле можно варьировать в широких пределах путем изменения его пористости.

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 скоростей частиц от 0,91 до 0,98 относительно скорости света в вакууме. Как показали исследования этих образцов на спектрофотометре и их испытания на космических частицах и ускорителе ИТЭФ, по своим характеристикам они находятся на уровне лучших зарубежных образцов. Аэрогель с показателем преломления 1,1 успешно использовался в ЛФЧ ОИЯИ для диагностики сгруппированного пучка электронов. Достоинством аэрогеля при этом были его высокая стойкость к радиации и тепловой нагрузке.
Черенковское излучение выходит из радиатора в виде колец, по радиусу которых можно измерять скорость частиц. Определенной помехой для этого является значительное рэлеевское рассеяние света в аэрогеле из-за его высокой пористости. Однако, несмотря на это, наблюдение таких колец от аэрогеля оказалось возможным, что впервые было продемонстрировано В.П.Зреловым и Я.Ружичкой совместно с А.И.Воробьевым (ИЯИ, Новосибирск).
Пористая структура аэрогеля приводит к образованию в нем излучения, которое испускается при переходе частицы из одной среды в другую с отличающимся показателем преломления. Теоретическое и экспериментальное изучение переходного излучения и других явлений, возникающих в аэрогеле, легло, в частности, в основу достаточно большой части докторской диссертации Я.Ружички.

Кроме черенковских радиаторов, многообразны примеры использования аэрогелей и для других научных, а также прикладных целей. Вот некоторые из них.

Физика низких температур. Аэрогель оказался очень эффективным инструментом при исследовании свойств сверхтекучего гелия. Введение в поры аэрогеля сверхтекучего гелия привело к существенному изменению его свойств. Особый интерес к «загрязненной» таким образом сверхтекучей жидкости возник в связи с тем, что неизвестно о существовании каких либо веществ, которые бы в ней растворялись. Твердые частички аэрогеля, случайно разбросанные по всему объему жидкости, будучи чрезвычайно малыми, выполняют в ней роль псевдопримесей, концентрацию которых нетрудно изменять в широких пределах, используя аэрогель с различной пористостью, вплоть до 99,5 процента. Это вызвало большой интерес к аэрогелю и появлению фактически нового направления в исследованиях сверхтекучести. Немаловажным обстоятельством при этом является то, что имеется много общего в характере влияния примесей на свойства текучего гелия-3 и сверхпроводящих материалов.
Лазерные эксперименты. При облучении мишени, состоящей из плотной и легкой среды (аэрогеля), мощным импульсным лазером возникает сильный терморадиационный удар, который приводит к смешиванию этих сред и другим явлениям в месте их соприкосновения. Изучение такого эффекта важно, в том числе, и для объяснения явлений, возникающих при взрыве сверхновых звезд.
Акустика. Среди твердых материалов высокопористый аэрогель обладает минимальным акустическим импедансом, который может задаваться путем изменения плотности аэрогеля. При использовании аэрогеля в качестве согласующего интерфейса между твердотельным генератором звука и воздухом, импедансы которых сильно различаются, выход звука возрастал в сотни раз.
Микроэлектроника. Аэрогели обладают самыми низкими диэлектрическими константами, и использование их, например, в качестве изоляционных слоев в многослойных печатных платах позволяет значительно повысить быстродействие электроники.
Захватывающая среда. Аэрогель используется для регистрации космической пыли и мелких высокоскоростных частиц разного рода происхождения. При соударении с плотным твердым веществом такие частицы расплавляются или даже испаряются, Аэрогель обеспечивает достаточно плавное снижение скорости частиц, а также, будучи прозрачным материалом, дает возможность наблюдать их треки.
Ведутся работы (в США) по обнаружению с помощью аэрогеля вредоносных микроорганизмов в воздухе. Введенные в поры аэрогеля бактерии определенного сорта теряют там свою подвижность. При взаимодействии с ними микроорганизмов, содержащихся в потоке воздуха, образуется сцинтиллирующее вещество, свет из которого регистрируется фотодетектором.
Благодаря большой суммарной площади пор аэрогеля возможно изготовлять на его основе высокоэффективные фильтры различного назначения. Теплоизоляция. Аэрогель привлекателен тем, что обладает очень низкой теплопроводностью и сильно поглощает инфракрасное излучение.
Ю. Акимов,
главный научный сотрудник ЛЯП

ИНТЕРЕСНАЯ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ!


Дорогие читатели, если вы увидели ошибку или опечатку, помогите нам ее исправить! Для этого мы запустили на сайте удобную клавишу для исправления ляпов. Выделите ошибку и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter». Мы узнаем о неточности и как можно скорее исправим.

0 0

Рекомендуем к просмотру
Пока что комментариев к данной новости нет, но Вы можете быть первым.

Добавить комментарий
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent

    PIN: ----



    Новостей на страницу:



    Случайная интересность

    Город, который непрерывно горит вот уже полвека

    В мае 1962 года, Городской Совет Централии (Пенсильвания, США) нанял пятерых пожарных-добровольцев для очистки городской мусорной свалки, расположенной в заброшенном шурфе открытой шахты неподалёку от кладбища «Odd Fellows». Пожарные, как они делали это в прошлом, подожгли мусорные кучи, позволив им прогореть некоторое...[далее]
    2 года и 8 месяцев назад 1112  



    Случайное видео

    3 недели и 5 дней назад 633  



    Кино и шоу-бизнес

    С чего начинался легендарный "Крёстный отец"

    История создания фильма "Крёстный отец" началась с книги Марио Пьюзо. Но не той, по которой был снят фильм, а с предыдущей - книге об итальянских иммигрантах "Счастливая странница". После выхода её в издательстве Пьюзо сказали: "Хотите увеличить продажи своих книг - больше пишите о мафии"[далее]
    1 год и 10 месяцев назад 799  




    НОВОЕ НА САЙТЕ

    Кто изобрел радиаторы отопления?

    Кто изобрел радиаторы отопления?
    Батарея отопления была изобретена именно в России, причем первый отопительный радиатор был создан в Санкт-Петербурге около 1855 года. Изобретателем популярного ныне отопительного прибора был русский немец итальянского происхождения Франц Карлович Сан-Галли, житель Санкт...[далее]
    1 день и 6 часов назад 44  

    Японский "ночной поезд" Sunrise Izumo/Seto

    Японский
    В Японии есть несколько так называемых "ночных поездов", которые оборудованы специальными спальными "кабинками". Автор этого поста решил показать нам, как выглядит внутри поезд Sunrise Izumo/Seto, которые соединяет Токио с префектурой Симанэ на западе Японии и городом Т...[далее]
    1 день и 6 часов назад 39  

    Великая паровозная гонка — «Форсаж» XIX века

    Великая паровозная гонка — «Форсаж» XIX века
    По сюжету Metro Exodus герои едут по России на угнанном паровозе. Как показывает история, угнать поезд не так и сложно — сложнее довести дело до конца. Вспоминаем один самых примечательных угонов в истории: великую паровозную гонку, что случилась в разгар Гражданской во...[далее]
    1 день и 7 часов назад 31  

    Короваи, живущие на деревьях

    Короваи, живущие на деревьях
    Несмотря на повсеместное использование достижений науки и техники, в юго-восточной части индонезийской провинции Папуа затерялся небольшой участок территории, куда прогресс еще не добрался. Место напоминает уголок каменного века, население которого придерживается первоб...[далее]
    1 день и 11 часов назад 40  


    Календарь

    «    Февраль 2019    »
    ПнВтСрЧтПтСбВс
     123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    25262728