يعتبر Airgel بمثابة العزل المثالي للمنزل. قيمة R-10.3 لكل بوصة. لديها الموصلية الحرارية المنخفضة للغاية، والكثافة المنخفضة، والمسامية العالية. يتم تصنيع معظم الإيروجيل من السيليكا (الرمل) – المركب الذي يشكل 59% من القشرة الأرضية – والهواء. تعتبر الفراغات الهوائية الميتة هي العازل الرئيسي في معظم العوازل. تحتوي منتجات Airgel على ما يصل إلى 99.8% من الهواء.
ما هو الإيروجيل؟
Airgel عبارة عن مادة هلامية صلبة منخفضة الكثافة. تتم إزالة السائل واستبداله بالغاز – عادة الهواء. يُطلق على الهلام الهوائي أيضًا اسم "الدخان الأزرق" و"الدخان الصلب" و"الدخان المتجمد" بسبب مظهره.
تتكون معظم الإيروجيل من السيليكا التي تشكل الجزء الصلب من المادة. السيليكا موصل سيئ للحرارة. لا يمكن للهواء أن يتحرك داخل المادة، مما يمنع توصيل الحرارة والحمل الحراري. الهلام الهوائي أثقل قليلًا من الهواء. المتر المكعب يزن 1.5 كيلوجرام. (35 قدم مكعب تزن 3.3 رطل)
زهرة تستقر على قطعة من هلام السيليكا المعلقة فوق لهب موقد بنسن. تتمتع الأيروجيل بخصائص عازلة ممتازة، كما أن الزهرة محمية من حرارة اللهب.
حقائق عن الهلام الهوائي:
99.8% هواء أكثر عزلًا بـ 39 مرة من أفضل عزل من الألياف الزجاجية وأقل كثافة بـ 1000 مرة من الزجاج المستخدم في مركبة مارس باثفايندر
اقتباس من الدكتور بيتر تسو من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، "يمكنك أن تأخذ منزلًا مكونًا من غرفتي نوم أو ثلاث غرف نوم، وتعزله بالهلام الهوائي، ويمكنك تدفئة المنزل باستخدام شمعة. ولكن في نهاية المطاف سيصبح المنزل ساخنًا جدًا.
كيف حدث ايروجيل
تم إنشاء Airgel في عام 1931 نتيجة لرهان بين صامويل ستيفنز كيستلر وتشارلز ليرند. من يستطيع استبدال السائل الموجود في وعاء الجيلي بالغاز دون تقليل الحجم؟ فاز كيستلر بالرهان.
يؤدي التجفيف بالتجميد إلى إزالة السائل دون التسبب في انهيار المادة الصلبة للجيل. صُنعت الأيروجيلات الأولى من قاعدة السيليكا. استخدم كيستلر أيضًا الألومينا والكروميا وأكسيد القصدير. في أواخر الثمانينات، بدأ المصنعون في استخدام الكربون لتصنيع الإيروجيل. وتشمل المواد الأساسية الأخرى المستخدمة أكسيد الحديد والنحاس والذهب والكربون.
استخدامات الإيروجيل
لقد توصلت أقسام البحث والتطوير إلى استخدامات متعددة للإيروجيل، والعديد منها قبل أن تصبح منتجات العزل قابلة للتطبيق.
استخدام البناء
إن التطورات الحديثة في تقليل هشاشة الإيروجيل تجعل من الإيروجيل منتجًا عازلًا أكثر تنوعًا. بعض المنتجات والاستخدامات تشمل:
عزل الجدران. يمكن استخدامه بشكل مستقل أو مصفح بالصوف المعدني أو اللوح الليفي لتوفير مقاومة حرارية محسنة. المناور. يقع بين طبقتين من الليكسان لتحسين العزل. شبابيك. وهي محصورة بين لوحين من الزجاج، وتوفر قيمة عزل أفضل من النوافذ ذات الزجاج الثلاثي. الوحدات أيضًا أخف بكثير. المساحات الضيقة. يمكن تعبئتها في تجاويف صغيرة وضيقة مثل المسافة بين عضادات النوافذ وإطارات الجدران دون فقدان أي قيمة R. التفاف الأنابيب. يستبدل غلاف الألياف الزجاجية. يشغل مساحة أقل ويوفر قيمة عزل أفضل. التجسير الحراري. يتم تثبيت الإيروجيل على شكل شرائح رفيعة وضيقة على الوجه الداخلي لدعامات الحائط وعوارض السقف، مما يزيد من قيمة R الإجمالية لنظام الجدار. حائط الجبس. تتم إضافة Airgel إلى الحوائط الجافة لزيادة قيمة R للجدار الخارجي. جص. يزيد الجص المعتمد على الأيروجيل من قيمة العزل. (تستخدم عند ترميم المباني التاريخية لإضافة العزل مع الحفاظ على المظهر.) بطانيات المعدات. منع تبديد الحرارة وتوفير عازل للصوت.
تطبيقات ايروجيل أخرى
يُستخدم الإيروجيل في العديد من المنتجات، وبعضها يبدو غريبًا بعض الشيء. وهنا عدد قليل.
مضارب التنس. الدهانات. مستحضرات التجميل. الملابس والبطانيات. بدلات الفضاء وبدلات الغوص. امتصاص الانسكابات الكيميائية. توصيل المخدرات. إزالة الجليد من الطائرات. الرؤوس الحربية النووية الحرارية. آخرين كثر.
فوائد ايروجيل:
تشمل فوائد الإيروجيل كمنتج عازل ما يلي:
أفضل عزل حراري. امتصاص الصوت. مادة مجففة. مقاوم للاشتعال. نفاذية المياه. نافرة من الماء. خصائص عالية طارد للماء. يقلل من التآكل في الرطوبة العالية والبيئات البحرية. وفي الوقت نفسه، يسمح الإيروجيل للبخار بالمرور عبره. تثبيت. تركيب سهل. يقطع بسكين فائدة. يمكن إزالتها واستبدالها دون ضرر. متانة. لا يتكتل أو يتدلى أو يتشقق. لديه عمر خدمة أطول. يوفر المساحة. يستخدم مساحة أرضية أقل من مواد العزل التقليدية.
عيوب الايروجيل:
قد تكون مادة الإيروجيل هي المادة العازلة المثالية ولكنها تعاني من بعض المشاكل. إنه ليس اختراعًا جديدًا ولكن صناعة العزل كانت بطيئة في تبنيه ومعرفة كيفية استخدامه بفعالية. تضاءل الاهتمام التجاري حوالي عام 1970. وبدأ ظهور الإيروجيل من جديد في الثمانينيات مع استخدام وكالة ناسا للمنتج وانتهاء بعض براءات الاختراع.
يكلف. حوالي 2.30 دولار للقدم المربع بسمك 5 مم. التوفر. يتم تصنيع الهلام الهوائي بكميات صغيرة، مما يحد من التوزيع الشامل. وهو غير متوفر في منافذ توريد المباني الكبيرة. هشاشة. لا يصمد أمام التوتر. تنفسي. احتمالية الإصابة بمشاكل في الجهاز التنفسي العلوي. معدات الوقاية الشخصية. استخدم معدات الحماية الشخصية بما في ذلك جهاز التنفس والقفازات عند التعامل مع الإيروجيل.
تصنيع الإيروجيل
تتم معالجة كل هذه المشكلات من قبل الشركات المصنعة ويتم الإعلان عن التحسينات بانتظام. الابتكارات مثل تصفيح الهلام الهوائي على منتجات العزل مثل الصوف المعدني، والألواح الجصية، والبلاط متاحة بالفعل.
يقوم الاتحاد الأوروبي وبريطانيا بتوحيد المبادئ التوجيهية للهلام الهوائي. وتؤدي الكثافة السكانية ومناطق البناء المزدحمة إلى زيادة الاعتماد على منتجات عزل وعزل الصوت بشكل أفضل.
تشمل بعض أفضل الشركات المصنعة للهلام الهوائي على مستوى العالم ما يلي:
Aspen Aerogels Airgel Technologies Svenska Airgel Holding AB Green Earth Airgel Technologies Cabot Corporation