Shkencëtarët kanë projektuar një të frymëzuar nga natyra karbon Material izolues termik me tub airgel bazuar në mikrostrukturën e qimeve të ariut polar. Ky izolant nxehtësie i lehtë, shumë elastik dhe më efikas hap rrugë të reja për izolimin e ndërtesave me efikasitet energjetik
Ariu polar qimet e ndihmojnë kafshën të parandalojë humbjen e nxehtësisë në kushte klimatike të ftohta dhe të lagështa në rrethin e ftohtë të Arktikut. Flokët e ariut polar janë natyrshëm të zbrazët ndryshe nga flokët e njeriut apo të tjerë gjitarët. Çdo fije floku ka një bërthamë të gjatë cilindrike që kalon nëpër qendrën e saj. Është kjo formë dhe hapësira e zgavrave që i jep flokëve të ariut polar shtresën e bardhë të dallueshme. Këto zgavra kanë një sërë veçorish si mbajtje e jashtëzakonshme e nxehtësisë, rezistencë ndaj ujit, elasticitet etj., gjë që i bën ato një material termoizolues shumë të mirë. Qendrat e zbrazëta kufizojnë lëvizjen e nxehtësisë, ndërsa sipas dizajnit e bëjnë çdo fije jashtëzakonisht të lehtë. Gjithashtu, natyra jo e lagur e qimeve të ariut polar e mban kafshën të ngrohtë kur ata janë duke notuar në temperatura nën zero dhe gjithashtu në kushte të lagështa. Kështu, qimet e ariut polar janë një model shumë i mirë për dizajnimin e materialeve sintetike të cilat mund të sigurojnë izolim efikas nga nxehtësia, ashtu si flokët e ariut polar e bëjnë atë në mënyrë natyrale.
Në një studim të ri të publikuar më 6 qershor në Chem, shkencëtarët kanë zhvilluar një izolues të ri duke marrë frymëzim dhe duke imituar mikrostrukturën e qimeve individuale të ariut polar dhe duke përvetësuar kështu të gjitha vetitë e tij unike. Ata fabrikuan miliona tuba karboni super-elastik, të lehtë të zbrazur, secila në madhësinë e një fije floku të vetme dhe i mbështjellën ato në një bllok airgel. Procesi i projektimit filloi fillimisht me prodhimin e hidrogelit kabllor nga nanotelat teluri (Te) si një shabllon i cili ishte i veshur me një guaskë karboni. Më pas ata krijuan një aerogel me tub karboni (CTA) nga ky hidroxhel duke e tharë fillimisht dhe më pas duke e kalcinuar në një atmosferë inerte me argon në 900 °C për të hequr nanotelat Te. Ky dizajn unik e bën CTA-në një izolues të shkëlqyer termik dhe gjithashtu super-elastik në natyrë, pasi kthehet me shpejtësi 1434 mm/s. Ky është më i shpejti ndonjëherë në krahasim me të gjitha materialet elastike konvencionale. Autorët theksojnë se është edhe më elastik se qimet e ariut polar.
Për shkak të strukturës së zbrazët të tubave të karbonit, materiali shfaq përçueshmëri të shkëlqyer termike e cila është më e ulët se ajo e ajrit të thatë për shkak se diametri i brendshëm i materialit është më i vogël se ai i rrugës së lirë të ajrit. Materiali tregoi jetëgjatësi duke ruajtur përçueshmërinë termike pasi u ruajt për 3 muaj në temperaturën e dhomës me lagështi relative 56%. CTA është e lehtë me densitet 8 kg/m3; më të lehta se shumica e materialeve izoluese termike të disponueshme. Nuk ndikohet nga uji pasi nuk laget. Gjithashtu, struktura mekanike e CTA ruhet edhe pas cikleve të shumta të çlirimit nga kompresimi në sforcime të ndryshme.
Studimi aktual përshkruan një aerogel të ri me tub karboni – i frymëzuar nga dizajni i tubit të zbrazët të flokëve të ariut polar – i cili vepron si një izolues i shkëlqyer termik. Krahasuar me materialet e tjera të disponueshme izoluese me aerogel, ky dizajn tubi i uritur i frymëzuar nga ariu polar është i lehtë në peshë, më rezistent ndaj rrjedhjes së nxehtësisë, rezistent ndaj ujit dhe nuk degradohet gjatë jetës së tij.
Sistemet e përmirësuara dhe më efikase të izolimit termik premtojnë ruajtjen e konsumit primar të energjisë. energji tani është në furnizim të shkurtër ndërsa energji kostot janë në rritje. Një nga mënyrat për të kursyer energjinë është përmirësimi i izolimit termik të Ndërtesat. Aerogelët tashmë po tregojnë premtime të mëdha për një shumëllojshmëri të gjerë aplikimesh të tilla. Ky studim hap rrugë për të dizajnuar material me performancë të lartë i cili është me peshë të lehtë, super-elastik dhe termoizolues për aplikime në ndërtesa, industrinë e hapësirës ajrore veçanërisht në mjedise ekstreme. Për shkak të aftësisë së tij ekstreme të shtrirjes, tërheqja e tij rritet për aplikime të ndryshme.
***
{Mund të lexoni punimin origjinal kërkimor duke klikuar lidhjen DOI të dhënë më poshtë në listën e burimeve të cituara}
Burimi (s)
Zhan, H et al. 2019. Aeroxheli me tub karboni biomimetik mundëson super-elasticitet dhe izolim termik. Kimik. http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2019.04.025
