هواژل یا ایروژل چیست؟ + کاربرد های ایروژل

ایروژل یا هواژل (Aerogel) چیست ؟

ایروژل (هواژل) یک ماده فوق سبک است که به طور مصنوعی از ژلی تولید می شود که در آن جزء مایع با گاز جایگزین شده است. این ماده شفاف به عنوان سبک‌ترین ماده جامد در جهان شناخته می شود که چگالی آن برابر 3 میلی گرم بر سانتی متر مربع است. چگالی کم در کنار مشخصات فوق العاده عالی این ماده، آن را به یک انتخاب عالی برای اجرا در پروژه های مختلف عایق کاری تبدیل کرده است.

هواژل (ایروژل) علی رغم سبکی فوق العاده آن که بین 50 تا 99 درصد حجم ماده اصلی است، به دلیل ساختار دندریتی که دارد از نظر ساختاری بسیار قوی است. این ساختار که طول موج های مرئی را می شکند و به ژل رنگ آبی دودی می دهد، ذرات کروی در خوشه هایی به یکدیگر متصل می شوند که زنجیره‌های فراکتالی سه بعدی و بسیار متخلخل را تشکیل می‌دهند. از آنجایی که منافذ، که در محدوده نانومتری قرار دارند، برای عبور هوا بسیار کوچک هستند، این ماده یک عایق بسیار موثر است. در حالی که اندازه و چگالی منافذ را می توان در فرآیند ساخت کنترل کرد، اما آرایش ساختاری خاص، هواژل ها آن ها را مستعد شکنندگی می کند.

نگاهی به تاریخچه و پیشینه علمی ایروژل !!

اصطلاح ایروژل (هواژل) برای اولین بار در سال 1932 توسط دانشمند و مهندس شیمی آمریکایی ساموئل استیون کیستلر (1900 – 1975) به جهان معرفی شد. تجاری سازی هواژل ها در سال 1942 با همکاری مونسانتو که Santocel انجام شد. موسانتو این محصول را به عنوان یک ماده جامد سبک، شکننده و کمی مادی که حاوی 95 درصد حجم هوا است، توصیف کرد. این یک ماده عایق حرارت بسیار موثر است. با این حال به دلیل هزینه های بالای تولید و توسعه سیلیس ارزان قیمت، این شرکت تحقیقات خود را در مورد ایروژل ها را در دهه 1960 متوقف کرد. علاقه به این ماده و به ویژه رسانایی حرارتی بسیار پایین آن، در دهه 1980 با اهمیت بیشتر و با هدف حفاظت از انرژی دوباره ظهور کرد. با این حال، هزینه های بالای ساخت همچنان مانع از کاربرد بیشتر آن می شود.

متداول ترین انواع ایروژل (هواژل) بر پایه سیلیس، کربن و اکسیدهای فلزی است که سیلیکا ایروژل بیشترین مطالعه و کاربرد را دارد. آئروژل های سیلیکا که تا سال 2011 دارای 15 ثبت در رکوردهای جهانی گینس برای خواص مواد بودند، ظاهری شبیه شیشه دارند و به دلیل رسانایی گرمایی کم قابل توجه خود اغلب به عنوان عایق استفاده می شوند. آنهایی که بر پایه کربن هستند سیاه هستند و دارای قابلیت رسانایی الکتریکی همراه با سطح بسیار بالا هستند که آنها را برای ابرخازن ها یا سلول های سوختی مفید می کند. آئروژل‌های اکسید فلز می‌توانند مغناطیسی باشند و بسته به ماده ناخالص، رنگ‌های روشن کمی متفاوت از خود نشان می‌دهند. آنها به عنوان کاتالیزور در دگرگونی های شیمیایی، تولید مواد منفجره یا نانولوله های کربنی استفاده می شوند.

بررسی ساختار شیمیایی ایروژل (هواژل) از چه اجزایی ساخته شده است؟

اصطلاح ایروژل به یک ساختار شیمیایی خاص اشاره نمی کند؛ بلکه منظور هندسه ای است که یک ماده می تواند به خود بگیرد و ساختار سبکی داشته باشد. ایروژل ها را می توان با طیف وسیعی از مواد مختلف زیر ساخت و به اجرا در آورد:

• سیلیس
• اکسیدهای فلز گذار مانند اکسید پراسئودیمیوم
• چندین گروه اصلی اکسید فلز از جمله اکسید قلع
• پلیمرهای آلی از جمله رزورسینول فرمالدئید، پلی اکریلات، پلی استایرن، فنل فرمالدئید، پلی اورتان و ماده اپوکسی
• پلیمرهای بیولوژیکی مانند ژلاتین و پکتین
• نانوساختارهای نیمه رسانا
• کربن
• نانو لوله های کربنی
• فلزات سنگین مانند مس و طلا

انواع ایروژل (Aeroge) + مقایسه مشخصات و تفاوتها !!

ایروژل ها را می توان با طیف وسیعی از مواد از جمله کربن، سیلیس، فلز و اکسیدهای آن ها و … تولید کرد و از عملکرد هر کدام از آن ها به بهترین شکل بهره مند شد. از جمله انواع هواژل (ایروژل) را می توان به موارد زیر اشاره کرد:

هواژل سیلیکاتی (Silica Aerogel)

هواژل سیلیکاتی یکی از انواع هواژل های محبوب و پرفروش در صنایع مختلف است. این نوع هواژل به رنگ آبی شفاف دیده می شود و با روش های مختلفی از جمله خشک تا فوق بحرانی تولید می گردد. هواژل (ایروژل) سیلیکاتی تنها از 3 درصد ماده جامد سیلیس تشکیل شده و مابقی آن یعنی 97 درصد را هوا تشکیل داده است. این هواژل پوشش عایق حرارتی و صوتی بسیار عالی است و به دلیل ساختار نانولوله و متخلخل خود، می تواند برای بسیاری از پروژه ها استفاده شود.

هواژل کربنی (Carbon Aerogel)

هواژل کربنی یکی از انواع ایروژل (هواژل) موجود در بازار است که از طریق ایجاد پیوند کووالانسی ایجاد می شود. این نوع هواژل دارای تخلخل بسیار بالا و بیش از 50 درصد با قطر منافذ زیر 100 نانومتر است و سطحی بین 400 تا 100 متر مربع در گرم را ایجاد می کند. اغلب این نوع هواژل به عنوان یک کاغذ کامپوزیت تولید می شود که رسانای الکتریکی بسیار خوبی هستند. این هواژل ها به دلیل مساحت سطح بسیار بالایی که دارند، می توانند پوشش یکنواخت و فوق العاده ای را در سطح ایجاد کنند. هواژل های کربنی در طیف مادون قرمز به شدت سیاه هستند و تنها 0.3 درصد تابش را در طول موج 250 نانومتر منعکس می کند.

هواژل فلزی (Metal Aerogel)

هواژل فلزی یکی دیگر از انواع ایروژل (هواژل) با ویژگی های منحصر به فرد است. این محصول از اکسید فلزات مختلف تشکیل شده و دارای خواص مکانیکی جدید و منحصر به فرد می باشد. این محصولات به عنوان کاتالیزور در واکنش ها و تبدیل های شیمیایی مختلف و یا به عنوان یک پیش ساز برای مواد مختلف دیگر استفاده می شوند. ایروژل های ساخته شده با اکسید آلومینیوم با نام ایروژل آلومینا شناخته می شود که می تواند به عنوان یک کاتالیزور عالی عمل کند. یکی از مهم ترین تفاوت های هواژل فلزی با سیلیکا این است که هواژل های فیزیکی بسته به نوع اکسید استفاده شده دارای رنگ بندی های مختلفی اند، اما هواژل های سیلیکاتی رنگ یکسان و مشابهی دارند.

هواژل پلیمری (Polymer Aerogel)

هواژل پلیمری دسته ای از هواژل ها هستند که خود بر اساس ترکیبات شیمیایی موجود می توانند به چندین دسته مختلف از جمله رزورسینول فرمالدئید، پلی اورتان، سلولزی، پلیمری کراس لینک شده (اتصال عرضی) و ایروژل های حاوی پلیمرهای زیستی تقسیم بندی شوند. بسته به نوع فرآیند تولید هواژل، ساختار و خواص فیزیکی و مکانیکی ایجاد شده متفاوت است. این محصول می تواند در صنایع مختلفی از جمله الکترونیک، مکانیک، هوافضا، پزشکی و دارویی استفاده شود.

هواژل سیلیکا – کربن (Silica-Carbon Aerogel)

هواژل سیلیکا کربن، یک هواژل (ایروژل) ترکیبی با خواص منحصر به فرد و ترکیب تیره رنگ است. این ساختار به وجود آمده می تواند به عنوان یک عایق بسیار عالی با خواص مکانیکی خوب را در اختیار مصرف کنندگان قرار دهد. از ایروژل سیلیکا – کربن، می توان برای بهره مندی از خواص سیلیس و کربن به صورت همزمان استفاده کرد. خواص و ویژگی های این محصول بسته به درصد سیلیکا و کربن به کار رفته می تواند متفاوت باشد.

هواژل سیلیکاتی چیست و چرا رایجتر است؟

یکی از متداول‌ترین انواع ایروژل های موجود در بازار، ایروژل سیلیکاتی است. این محصول بر پایه سیلیس تولید می شود و با نام دود یخ زده و دود جامد نیز شناخته می شود. چگالی هواژل سیلیکاتی 1000 گرم بر متر مکعب است. سیلیس در واقع خوشه های سه بعدی در هم تنیده ای است که تنها 3 درصد حجم این هواژل را تشکیل می دهد. رسانایی این جامد بسیار کم است و به دلیل داشتن 97 درصد حجم باقی مانده از هوا در نانو منافذ بسیار کوچک، می تواند از انتقال گاز و حرارت نیز جلوگیری کند.

انتقال نوری هواژل (ایروژل) بالای 99 درصد است و ضریب شکست آن پایین می باشد. با توجه به پرتوهای ورودی با توان بالا، هیچ گونه جوش یا ذوبی را در اثر شرایط خاص از خود نشان نمی دهد. شاید بتوان ژل سیلیکاتی را به عنوان یک محصول نامیرا شناخت که هیچ گاه از بین نمی رود. این ایروژل (هواژل) دارای خواص حرارتی بسیار عالی است و رسانایی حرارتی بسیار کمی دارد.

مروری بر ویژگیها و مزایای ایروژلها (هواژل) !!

برخلاف نام ایروژل ها، آن ها موادی جامد، سفت و بسیار خشک هستند که خواص فیزیکی مشابه با ژل را ندارند. نامگذاری آن ها به دلیل اینکه در واقعیت از ژل ساخته شده اند، انجام شده است. اگر یک هواژل را به آهستگی فشار دهید، هیچ علائم جزئی روی آن دیده نمی شود، ولی با فشار محکم، خرابی فاجعه باری ایجاد خواهد شد. با وجود اینکه این محصولات مستعد شکستگی هستند، از نظر ساختاری بسیار قوی اند و تحمل بار قابل توجهی را به دلیل ساختار دندریتی و نانوی خودشان ایجاد می کنند. منافذ بسیار کوچک و حتی در حد 100 نانومتر در این محصولات باعث شده تا ساختار آن ها فوق العاده سبک و مقاوم باشد. یک ماده هواژل می تواند از 50 الی 99.98 درصد هوا بر حسب حجم تشکیل شده باشد و همین موضوع باعث ایجاد تخلخل بالای 90 درصد تا 99.8 درصد این ماده خواهد شد. از جمله ویژگی ها و مزایای مهم این هواژل ها به شرح زیر هستند:

عایق حرارتی عالی

ایروژل یا هواژل (ایروژل) محصولی است که با خاصیت عایق حرارتی بسیار خوب، می تواند در بسیاری از پروژه ها به بهترین شکل استفاده شود. این نوع عایق، رسانای حرارتی بسیار ضعیفی است و می تواند به خوبی در برابر انتقال حرارت از نوع رسانایی و همرفت مقاومت کند.

خاصیت آبدوستی

ایرووژل ها دارای خاصیت آبدوستی هستند و اگر رطوبت را جذب کنند، باعث ایجاد تغییرات ساختاری و انقباض مانند خواهند شد. از این رو استفاده از آن برای آبگریز ساختن آن ها در یک تصفیه شیمیایی بسیار مهم بوده و می تواند از تخریب نیز جلوگیری کند.

تخلخل بسیار بالا

ساخت هواژل به گونه ای انجام می شود که تخلخل این ماده بسیار بالا رود. تخلخل بالای این ماده باعث می شود تا شبکه گازهای درون مواد را به دام خود بیندازد و آن ها را مجبور کند تا در منافذ موجود در ماده باقی بمانند. از این رو آن ها برای فیلتراسیون محیطی نیز قابل استفاده اند.

عایق ضد آب

ایروژل ها حاوی ذرات با قطر 2 تا 5 نانومتر هستند. پس از فرآیند ایجاد هواژل، مقدار زیادی گروه های هیدروکسیل روی سطح باقی می مانند که این گروه های هیدروکسیل می توانند هنگامی که ایروژل ها در آب قرار می گیرند، واکنش شدیدی را ایجاد کنند و باعث حل شدن آن در آب گردند. یکی از راه های ضد آب کردن ایروژل های آبدوست این است که آن ها را در پایه های شیمیایی خیسانده شوند.

خواص نوری

ایروژل ها بسته به نوع تولید و مواد اولیه تشکیل دهنده، خواص نوری متفاوتی را در اختیار قرار می دهند. این مواد در هنگام مواجهه با نور به رنگ زرد و در تاریکی به رنگ آبی هستند. البته اگر هواژل (ایروژل) از نوع فلزی و کربنی باشد، رنگ آن کاملا متفاوت از هواژل های سیلیکاتی است که ذکر کردیم.

خواص مکانیکی

شکنندگی، انعطاف پذیری و پایداری ابعاد از جمله خواص مکانیکی هواژل ها محسوب می شوند. فشار الاستیک در ایروژل ها در حدود 2 الی 4 درصد بوده و استحکام کششی نیز بالا است. این ایروژل ها از طریق کاتالیزورهای اسیدی و خنثی تهیه می شوند که ویژگی های مکانیکی آن ها تا حد زیادی بستگی به مواد تشکیل دهنده و نوع کاتالیزورهای استفاده شده دارد.

ایروژل با چه فرآیندهایی تولید میشود؟

ایروژل (هواژل) به عنوان سبک ترین ماده جامد در دنیا به گونه ای تولید می شود که بخش آبی آن حذف و با گاز جایگزین می گردد. فرایند تولید این ماده بسته به مواد تشکیل دهنده، نوع کاتالیزورها و شرایط دیگر متفاوت است؛ اما به طور کلی، در مرحله اول ذرات سیلیکاتی الیگومر خطی به وجود می آورند و در مرحله بعدی این مواد می توانند در حلال به هم متصل گردند و یک ژل با ساختار مناسب را به وجود آورند. ژل بدست آمده اگر از نوع نانوذره باشد با نام کلوئید و اگر به شکل خطی باشد، با نام پلیمر شناخته می شود. آماده سازی ایروژل ها به ویژه ایروژل های سیلیسی شامل سه مرحله متمایز است که شامل انتقال سل به ژل و ژل شدن، تشکیل شبکه و انتقال ژل به ایروژل یعنی خشک کردن هستند.

نگاهی به فرآیندهای رایج تولید هواژل؛ 0 تا 100 مراحل تولید !!

اولین گام برای تولید هواژل، تولید ژل است. در این مرحله، یک سوسپانسیون کلوئیدی از ذرات جامد به دست می آید که به عنوان سل شناخته می شود. سپس پیش سازها ایجاد می شوند و اجازه می دهند تا محلول سیلیس به عنوان یک کاتالیزور تهیه گردد. برای بعضی از مواد انتقال پراکندگی کلوئیدی به ژل بدون افزودن مواد اتصال عرضی رخ می دهد. زمان ژل شدن بسته به نوع محلول پیش ساز، غلظت مواد و مواد افزودنی و دما و PH متفاوت است.

پس از تهیه ژل نوبت به خشک کردن آن می رسد تا مایع احاطه شده حذف شده و هوا جایگزین آن شود. در این فرآیند، ایروژل (هواژل) به صورت دست نخورده باقی می ماند و می تواند پوشش یکنواخت فوق العاده ای را ایجاد کند. فرآیند خشک شدن ژل باید به آرامی انجام شود تا زیروژل بدست نیاید. فرآیند خشک کردن ایروژل ها به شرح زیر است:

فرآیند خشکسازی فوق بحرانی (Supercritical Drying)

یکی از روش های تولید ایروژل، خشک کردن فوق بحرانی آن است. در این روش، از انتقال مایع به گاز استفاده می شود که فراتر از نقطه بحرانی یک ماده رخ می دهد. با کمک انتقال مایع – گاز که از عبور از مرز فاز مایع و گاز جلوگیری می کند، می توان شاهد کشش سطحی که به دلیل تبخیر مایع در منافذ ایجاد می شود، حذف خواهد شد و این موضوع از فروپاشی منافذ جلوگیری می کند. این فرآیند از طریق حرارت دادن و تحت فشار قرار دادن حلال مایع به نقطه بحرانی ایجاد می شود. سیال فوق بحرانی بر اثر کاهش فشار هم دما به فاز گازی تبدیل می شود. در حالی که سیالات دیگری برای ایجاد ایروژل های فوق بحرانی خشک شده گزارش شده اند، اما رایج‌ترین ماده ای که بدین منظور استفاده می شود دارای نقطه فوق بحرانی نسبتا ملایم در دمای 31 درجه سانتی گراد و فشار 7.4 مگاپاسکال است. فرآیند خشک کردن فوق بحرانی چندین روز طول می کشد و به تجهیزات تخصصی نیاز دارد. به دلیل عملکرد پرفشار، خطرات ایمنی قابل توجهی را به همراه دارد و باید با احتیاط از آن کمک گرفت.

روش خشکسازی یخزدایی (Freeze Drying)

یکی دیگر از روش های تولید ایروژل (هواژل) ، یخ زدایی است. خشک کردن انجمادی، فرآیندی است که جایگزین روش قبلی می شود و مس تواند با کنترل رشد کریستال یخ در طول انجماد، کنترل بیشتری روی توسعه ساختار جامد داشته باشد. این روش یک پراکندگی کلوئیدی از پیش سازهای ایروژل منجمد را ایجاد می کند که جزء مایع وابسته به عوامل مختلفی مانند غلظت پیش ماده، دمای انجماد، ظرف انجماد و نوع مایع است. همانطور که مایع در حال انجماد است، مولکول های پیش ساز جامد به فضاهای بین کریستال های در حال رشد رانده می شوند و زمانی که ماده کاملا منجمد شد، از طریق لیوفیلیزاسیون به گاز تصعید می شود که بسیاری از نیروهای مویرگی را حذف خواهد کرد. این نوع ایروژل ها معمولا مقداری انقباض و ترک خوردگی در ساختار خودشان دارند. این روش خشک سازی هواژل ها برای ایجاد پودرهای ایروژل (هواژل) استفاده می شوند یا اینکه می توان آن ها را به عنوان چارچوبی برای کامپوزیت ها در نظر گرفت.

خشک کردن با روش فشار محیطی (Ambient Pressure Drying)

خشک کردن با روش فشار محیطی، یکی دیگر از روش های خشک کردن ایروژل ها است. برای تکنیک خشک کردن فشار محیط، نمونه ها در دماهای مختلف از دمای اتاق تا 200 درجه سانتی گراد در فشار محیط پردازش می شوند. این روش می تواند با تبخیر ساده در دمای اتاق انجام شود؛ اما در محیط هایی با دمای بالا عملکرد بهتری را خواهد داشت. ایروژل ها در این روش در ابتدا در دمای اتاق و فشار محیط به مدت 10 ساعت قرار می گیرند. سپس نمونه ها در دمای 50 درجه سانتی گراد به مدت 2 ساعت و در نهایت در دمای 200 درجه سانتی گراد به مدت 2 ساعت دیگر حرارت داده می شوند. این روش خشک کردن هواژل ها را می توان فقط برای محصولاتی است که ممکن است قادر به مقاومت کردن در برابر نیروهای مویرگی ایجاد شده نباشند استفاده کرد. پروسه و دماهای استفاده شده برای این روش خشک کردن می تواند در تحقیقات مختلف، متفاوت در نظر گرفته شود.

با انواع اشکال و محصولات ایروژل (هواژل) موجود در بازار آشنا شوید !!

ایروژل های موجود در بازار با توجه به نیاز پروژه ها و ویژگی هایی از جمله وزن پایین، تخلخل بالا و ساختار نانو، می توانند برای عایق کاری رطوبتی، حرارتی و صوتی استفاده شوند. با توجه به اینکه در هر یک از پروژه ها، نیاز به اشکال مختلفی از محصولات ایروژل است، این محصولات با تنوع بسیار بالایی تولید و به بازار عرضه می گردند که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم.

هواژل های جامد

هواژل های جامد یکی از پرفروش‌ترین انواع هواژل های موجود در بازار است که به صورت جامد تولید شده و می تواند با ساختار رنگی اختصاصی خود در پروژه های مختلف استفاده شود. این نوع هواژل (ایروژل) قابل استفاده برای عایق کاری صوتی و حرارتی بوده و ویژگی های برتری را نسبت به ژل های جامد از آن خود کرده است. برخلاف نام هواژل جامد، این محصول ساختار ژل مانند نداشته و ساختار کاملا خشکی دارد.

هواژل های پودری

هواژل های پودری یکی از انواع ایروژل های موجود در بازار است که در فرایند تولید هواژل گرانولی، تولید می شود. این پودرها دارای کوچک ترین ذرات و به اندازه 3 میلی متر است. این نوع ماده دارای چگالی بسیار پایینی بوده و به دلیل ذرات کوچک، به راحتی می تواند با مواد دیگر ترکیب شده و ساختار یکنواختی را به وجود آورد. از این نوع هواژل (ایروژل) به عنوان یک افزودنی برای انواع رنگ ها، ژل های آب بندی، پتینه، گچ و سیمان استفاده می گردد.

هواژل های گرانولی

هواژل های گرانولی دارای ابعاد حدود 5 الی 15 میلی متر هستند. این محصولات در دو فرم شفاف و کدر تولید می شوند و به طور خالص تشکیل شده از سلیکا هستند. هواژل های گرانوی دارای زاویه تماس بالا و فوق آب گریز هستند و می توانند به عنوان یک افزودنی در مواد مختلف دیگر استفاده شوند. این گرانول ها را می توان در ساختار شیشه های دوجداره برای افزایش مقاومت حرارتی و مات کردن شیشه ها استفاده کرد. هواژل های گرانولی دارای دانسیته بسیار کمی هستند و بدون ایجاد گرد و غبار با قابلیت حمل و نقل استفاده می شوند.

هواژل های اسپری

هواژل اسپری در واقع نوعی هواژل است که به صورت پاششی در پروژه های مختلف استفاده می شود. این هواژل در واقع یک نوع عایق در پروژه های صنعتی و ساختمانی است که معمولا در دمای 30 تا 150 درجه سانتی گراد قابل استفاده می شود. قابلیت اجرا به صورت پاششی این محصول باعث شده تا آن بتواند در پروژه های مختلف مورد استفاده قرار گیرد. این نوع هواژل با کمک کنیتکس پاش و پمپ هوا به راحتی قابل استفاده است.

پتوهای عایق هواژل (بلنکت ایروژل)

پتوهای عایق هواژل که با نام بلنکت ایروژل نیز شناخته می شوند، عمدتا برای صرفه جویی در مصرف انرژی و عایق کاری حرفه ای مورد استفاده قرار می گیرند. این پتوها پس از نصب نیاز به نگهداری بسیار کمی دارند و نصب آن ها بسیار ساده و راحت است. این پتوها در واقع از ساختار متخلخل سیلیس تشکیل شده است و می تواند برای صرفه جویی انرژی و با قابلیت ضد سوختگی (غیر قابل اشتعال) برای مقاوم سازی و ایمنی محیط استفاده شود.

پانل یا پنل عایق ایروژل

پانل یا پنل عایق ایروژل، محصولی مقاوم در برابر رطوبت و حرارت بوده که معمولا برای محیط هایی که نیاز به عایق کاری مکانیکی دارند، استفاده می شود. این نوع پانل دارای ضخامت 1.2 تا 1.5 سانتی متر است و می تواند در تجهیزات صنعتی با دمای بالا و متوسط استفاده شود. این نوع پانل ها ضد شعله یا ضد آتش هستند و عمر مفید طولانی را ارائه می کنند.

عایق حرارتی پاششی آیروژل

عایق حرارتی پاششی هواژل (ایروژل)، محصولی است که مشابه با هواژل های اسپری برای عایق کاری استفاده می شود، با این تفاوت که این نوع عایق در واقع یک عایق حرارتی است و با جلوگیری از انتقال حرارت از جنبه همرفت و رسانایی، می تواند به عایق کاری محیط از نظر حرارتی کمک کند.

افزودنی پودری ایروژل

افزودنی های پودری ایروژل (هواژل) که ذرات بسیار کوچکی دارند و قابلیت ترکیب شدن با سایر ذرات جامد را دارند، می توانند نقش مهمی را در افزایش مقاومت محصولات دیگر و عایق کاری ایفا کنند. این افزودنی ها در حال حاضر، به عنوان پرفروش‌ترین افزودنی های عایق استفاده می شوند که ذرات کوچک تر از 3 میلی متر دارند و پس از ترکیب شدن با ماده، ساختار منسجم و بسیار یکنواختی پیدا می کند.

آیا هواژل (ایروژل) در صنعت ساختمان کاربرد دارد؟

اصلی‌ترین کاربردهای هواژل در پروژه های ساختمان سازی است. در سال های اخیر اولویت ساختمان سازان، استفاده از محصولات عایق برای پوشش دهی سطوح، دیواره ها و سقف های مختلف بوده است و هواژل به عنوان محصولی پرکاربرد، کم چگالی و باکیفیت، می تواند یک انتخاب عالی بدین منظور محسوب شود. در ادامه به مهم‌ترین کاربردهای ایروژل اشاره می کنیم.

• عایق حرارتی دیوارها و سقفها ایروژل به عنوان یک عایق حرارتی دیوارها و سقف های مختلف شناخته می شود. این محصول به دلیل وزن سبک، می تواند به صورت پانل یا پاششی در دیوارها و سقف ها استفاده شود و از هدررفت انرژی جلوگیری نماید. این موضوع در نهایت باعث کاهش هزینه های عایق کاری دیوارها و سقف ها خواهد شد.
• عایق صوتی ایروژل (هواژل) یک عایق صوتی فوق العاده است و کاربردهای آکوستیک دارد. می توان برای جلوگیری از انتقال صوت و کاهش نویزهای وارد شده به یک محیط از ایروژل استفاده کرد. ایروژل ها می توانند برای دیوارهای میان هر یک از خانه ها در ساختمان ها استفاده شوند. همچنین در پروژه های شرکتی برای عایق کاری اتاق جلسات و کنفرانس ها قابل استفاده است.
• پنلهای شفاف عایقبندی ایروژل می تواند به صورت یک پنل شفاف عایق بندی در پروژه های مختلف استفاده شود. ضمن اینکه ظاهر جذاب و مشابه با شیشه دارد، کاملا عایق است و از هدررفت انرژی و حرارت جلوگیری خواهد کرد. پنل های شفاف عایق بندی ایروژل (هواژل) انتخابی عالی برای پروژه های مسکونی و شرکتی هستند.
• ملاتهای سبک و مقاوم هواژل ملات های سبک و مقاومی را ایجاد می کند که برای ترمیم و اجرای ساختمان سازی مناسب اند. در واقع این محصولات یک افزودنی برای انواع ملات گچ و سیمان هستند و باعث جلوگیری از آسیب به ساختمان خواهند شد.
• محافظت در برابر حریق ایروژل ها دارای خاصیت ضد شعله ور شدن و مقاوم در برابر حریق هستند. این نوع عایق ها را می توان برای ایجاد خاصیت ضد آتش سوزی و پیشگیری از انتقال حرارت مورد استفاده قرار داد.
• عایقبندی پنجرهها بدون شک بخش زیادی از انرژی گرمایی و سرمایی در پروژه های مختلف از طریق پنجره ها به بیرون درز پیدا می کنند. ایروژل می تواند به عنوان یک عایق عالی برای پنجره ها شناخته شود و ضمن اینکه از هدرفت انرژی جلوگیری می کند، یک عایق صوتی مناسب و با هدف جلوگیری از انتقال صوت نیز شناخته می شود.
• پانلهای عایق زیرسازی نما پانل های عایق زیرسازی نما، پانل های باکیفیتی اند که می توانند برای ایروژل (هواژل) استفاده شوند. در این صورت مقاومت نمای ساختمان در برابر رطوبت بالاتر می رود. از طرفی اجرای پانل ایروژل در زیر نما، از هدررفت انرژی جلوگیری کرده و باعث کاهش هزینه های نماسازی نیز می شود.
• ترمیم و محافظت از بناهای تاریخی بناهای تاریخی در معرض آسیب بسیار زیادی قرار دارند. برای مقاوم سازی از این سازه ها در برابر رطوبت و همچنین سوختگی ناشی از آتش سوزی، می توان از ایزوژل استفاده نمود. این محصولات می توانند با ترکیب شدن با ملات، برای ترمیم و محافظت از بناهای تاریخی استفاده شوند.

انواع موارد استفاده از ایروژل در صنایع مختلف !!

ایروژل ها کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارند و به دلیل ساختار نانو و درصد تخلخل بالا، می توانند جایگزین بسیاری از محصولات عایق گران قیمت نیز شوند. از جمله مهم ترین کاربردهای این محصول می توان به موارد زیر اشاره کرد:

عایق حرارتی:

عایق های ایروژل نقش مهمی را برای عایق کاری حرارتی در پروژه های مختلف دارند. به طوری که می توانند تا حداقل 50 درصد، از هدررفت انرژی حرارتی در محیط جلوگیری کنند و باعث حفظ سیستم گرمایش و سرمایش مناسب در محیط شوند.

فیلترهای محیطی:

به دلیل اینکه در ایروژل ها ذرات متخلخل و کوچکی وجود دارند که به محض عبور ذرات هوا، آن ها را به دام می اندازند؛ می توان ایروژل ها را به عنوان یک فیلتر محیطی نیز شناخت. به طوری که ذرات هوای آلوده را در داخل خود حبس می کنند و باعث پاکسازی محیط می شوند.

کاتالیزور:

ایروژل ها می توانند به عنوان یک کاتالیزور در فرآیندهای شیمیایی و حامل آن مورد استفاده قرار گیرند.

کاربردهای اپتیکی:

ایروژل ها را می توان با توجه به خاصیت جذب نوری و شکست نور برای کاربردهای اپتیکی و دستگاه های تصویربرداری و راهنمای نور مورد استفاده قرار داد. این محصولات می توانند به عنوان لایه آخر فیبر نوری نیز استفاده شوند تا کارایی جذب نور را افزایش دهند.

کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی:

ایروژل های کربنی دارای کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی هستند و می توانند به دلیل مقاومت الکتریکی پایین، عملکرد خوبی را در این پروژه ها داشته باشند. آن ها می توانند با خاصیت دی الکتریک، سرعت عملکرد دار را افزایش دهند. همچنین، با استفاده از آن ها، مساحت سطح بالاتر رفته و می توان بار الکتریکی بیشتری را در واحد سطح ذخیره نمود.

میکروالکترونیک:

برای ایجاد عایق کاری حرارتی و خاصیت ضد اشتعال زایی در پروسه های مختلف میکروالکترونیک می توان از ایروژل (هواژل) استفاده نمود که عملکرد بسیار عالی را از خود نشان می دهند.

تصفیه آب و هوا:

ساختار متخلخل و نانو مانند ایروژل باعث شده تا بتوان آن را برای تصفیه آب و هوا مورد استفاده قرار داد. این محصولات با جمع آوری ذرات بزرگ در داخل آب و هوا، به پاکسازی آن کمک می کنند و می توانند مانند یک فیلتر عمل کنند.

کاربردهای پزشکی:

ایروژل از نظر بیوشیمیایی بسیار پرکاربرد بوده و می تواند در زیست پزشکی نیز استفاده شود. این ماده معمولا برای محصور کردن ترکیبات زیست فعال با حلالیت یا پایداری کم و همچنین برای ایجاد داربست های مصنوعی برای مهندسی بافت و مواد برای پانسمان زخم مزمن استفاده می شود. همچنین می توان برای ساخت دستگاه های کاشتنی پزشکی از این محصول استفاده نمود.

پوشاک و تجهیزات ورزشی:

برای افزایش مقاومت پوشاک و تجهیزات ورزشی و همچنین ایجاد خاصیت عایق حرارتی، می توان از ایروژل استفاده نمود. ایروژل ها می توانند به عنوان یک افزودنی در الیاف پارچه های لباس های ورزشی استفاده شوند.

ساخت لنزهای نوری

ساختار آئروژل گرافن

پوششهای حرارتی در صنایع هوافضا:

به دلیل وزن کم و خصوصیات مکانیکی و عایقی عالی، می توان از ایروژل ها به عنوان یک پوشش حرارتی عالی در صنایع هوافضا استفاده نمود. به طور کلی، این ایروژل ها به عنوان یک پوشش حرارتی فوق العاده، می توانند برای ساخت لباس های فضانوردان نیز استفاده شوند.

حفاظت از بناهای تاریخی:

ایروژل به عنوان یک محصول فوق العاده برای حفاظت از بناهای تاریخی است. ضمن اینکه وزن سبکی دارد و باعث تخریب زودهنگام بناهای تاریخی پس از مقاوم سازی نمی شود، می تواند از آن ها در برابر ضربه و فشارهای مکانیکی نیز مقاومت کند.

جاذبهای نفتی و شیمیایی:

این محصولات برای جذب ریزش های هیدروکربنی و نشتی های نفتی و روغنی استفاده می شوند. می توان آن ها را با کمک تکنولوژی هواژل روی سطوح خشک و آب در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی استفاده نمود.

ذخیره سازی انرژی و باتری ها:

انرژی و باتری تحت تاثیر بالا رفتن دما زودتر تخلیه می شود. استفاده از هواژل به دلیل جلوگیری از اتلاف گرما، باعث ذخیره سازی انرژی شده و می تواند از مصرف بیش از اندازه باتری ها نیز جلوگیری کند.

دیواره های شفاف و ساخت و ساز پیشرفته:

در ساخت و سازهای پیشرفته امروزه، استفاده از محصولات جدید و پرکاربرد بسیار متداول شده است. هواژل (ایروژل) به عنوان یک محصول برای ساخت دیواره های شفاف و ساخت و سازهای پیشرفته با خاصیت عایق کاری و ضد اشتعال زایی قابل استفاده است.

حسگرهای زیستی و شیمیایی:

می توان برای ساخت حسگرهای زیستی و شیمیایی به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی خوب و همچنین ویژگی رسانای این ماده، از آن استفاده نمود. ایروژل ها برای ساخت سنسورهای فشار و سنسورهایی که در تماس با پوست و بدن هستند، بسیار متداول اند و می توانند پوشش یکنواخت و عالی را به وجود آورند.

صنعت نفت و گاز:

در صنایع نفت و گاز برای عایق کاری حرارتی تجهیزات و لوله های انتقال نفت و گاز می توان از ایروژل ها استفاده نمود. همچنین پنل های ایروژل (هواژل) به خوبی می توانند برای فیلتر کردن ذرات آلاینده در این محیط ها استفاده شوند.

لوازم آرایشی:

ایروژل به عنوان یک پر کننده در لوازم آرایشی استفاده می شود. این محصولات حاوی قطرات ریز جامد در گاز هستند و می توانند کاربردهای متنوع آرایشی داشته باشند.

نحوه اجرا و استفاده صحیح از هواژل؛ متناسب با نوع محصول

به منظور اجرای صحیح هواژل در پروژه های مختلف متناسب با نوع محصول، باید اقدامات مختلفی را انجام داد. نحوه اجرا و استفاده صحیح از ایروژل به شرح زیر می باشد:

1. تمیز کردن و آماده سازی سطح: سطحی که عایق ایروژل در آن اعمال می شود را کاملا تمیز کنید. هر گونه گرد و غبار، کثیفی یا زباله ای که می تواند بر چسبندگی یا عملکرد عایق تاثیر بگذارد را حذف کنید. بسته به کاربرد، ممکن است لازم باشد سطح را با استفاده از مواد یا روش های تمیز کننده مناسب تمیز و خشک کنید.
2. انتخاب نوع عایق ایروژل: فرم مناسب عایق ایروژل را برای کاربرد خاص خود انتخاب کنید. عایق ایروژل (هواژل) در اشکال مختلف از جمله پتو، پانل، پودر و روکش موجود است. از نظر سهولت نصب، ضخامت مورد نظر و سازگاری با سطح، فرمی را انتخاب کنید که به بهترین وجه با نیاز شما مطابقت دارد.
3. برش و شکل دهی: در صورت استفاده از پتوها یا پانل های عایق ایروژل، آن ها را با استفاده از ابزارهای مناسب مانند چاقو یا قیچی به اندازه و شکل مورد نیاز اندازه گیری و برش دهید. از برش دقیق برای به حداقل رساندن ضایعات و رسیدن به پوشش مطلوب اطمینان حاصل کنید. ایروژل بریده شده را روی سطح هدف قرار دهید تا از پوشش کامل و تناسب راحت اطمینان داشته باشید. برای محکم کردن عایق در جای خود از چسب یا اتصال دهنده های مکانیکی مانند نوارها، گیره ها یا نوارهای پشت چسب دار استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که هیچ شکاف یا همپوشانی وجود ندارد که ممکن است عملکرد عایق را به خطر بیندازد.
4. پودر یا گرانول ایروژل: در صورت استفاده از عایق ایروژل به صورت پودر یا گرانول، آن را طبق دستورالعمل سازنده با ماده چسبنده یا حامل مناسب مخلوط کنید. مخلوط را با استفاده از اسپری، برس یا سایر روش های کاربردی توصیه شده روی سطح بمالید. دستورالعمل های سازنده را در مورد ضخامت مناسب و زمان خشک کردن/خاموش شدن دنبال کنید.
5. پوشش ها: پوشش های عایق ایروژل (هواژل) معمولا مانند رنگ یا پوشش ها روی سطح اسپری یا نورد می شوند. با پیروی از دستورالعمل های سازنده در مورد تعداد لایه ها، زمان خشک شدن و ابزارهای کاربردی توصیه شده، از اجرای یکنواخت اطمینان حاصل کنید.
6. آب بندی و ادغام عایق: پس از اعمال عایق ایروژل، نصب را بررسی کنید تا شکاف ها، درزها یا مناطقی که نیاز به توجه بیشتری دارند را شناسایی کنید. هر گونه اتصال یا درز را با درزگیرها یا نوارهای مناسب ببندید تا از یک لایه عایق مداوم و هوابند مطمئن شوید. به گوشه‌ها، لبه‌ها و نقاط نفوذی که ممکن است انتقال حرارت در آن‌ها رخ دهد، توجه ویژه داشته باشید.
7. کنترل کیفیت و تست: پس از تکمیل برنامه، بررسی های کنترل کیفیت را برای اطمینان از نصب و چسبندگی مناسب انجام دهید. بسته به نوع کاربرد، آزمایش هایی مانند تصویربرداری حرارتی یا اسکن مادون قرمز را برای بررسی اثربخشی عایق ایروژل و شناسایی مناطق نگران کننده انجام دهید.
8. تعمیر و نگهداری و نظارت: به طور منظم عایق ایروژل (هواژل) را کنترل کنید تا از یکپارچگی و عملکرد آن در طول زمان اطمینان حاصل کنید. برای حفظ راندمان عایق بهینه، هرگونه نشانه آسیب، تخریب یا سایش را برطرف کنید.

چالشها و راهحلهای فنی ایروژل در حین اجرا !!

عدم چسبندگی ایروژل ها روی سطح یکی از مشکلات رایجی است که بسیاری از افراد با آن مواجه می شوند. راه حل فنی برای رفع این مشکل، تمیزکاری سطح و جلوگیری از وجود هر گونه ذرات آلوده و آلاینده است. ضمن اینکه می توان برخی از محصولات بر پایه ایروژل مانند پانل ها را با چسب روی سطح تثبیت نمود. ایروژل ها دارای خصوصیات مکانیکی و شیمیایی متفاوتی اند و هر کدام باید در گستره دمایی مناسبی مورد استفاده قرار گیرند. برای جلوگیری از هر گونه فروپاشی و خرابی، پیشنهاد می شود که حتما ایروژل ها را در حین اجرا به صورت صحیح و مطابق با دستورالعمل تولید کننده مورد استفاده قرار دهید.

دستورالعملهای ایمنی هنگام نصب و اجرا ایروژل !!

به منظور نصب ایمن ایروژل در پروژه های مختلف به شکل پوششی، پانل و یا هر روش دیگری، لازم است که در اولین قدم به نکات ایمنی توجه داشت. پوشیدن لباس های مخصوص، استفاده از دستکش و ماسک و کلاه برای حفظ ایمنی و جلوگیری از خطرات ناشی از اجرای هواژل ضروری است. ضمن اینکه می بایست حتما به دستورالعمل تولید کننده این محصولات برای اجرای ایروژل توجه ویژه ای داشته باشید.

معایب و نقاط ضعف در هواژل (Aerogel) !!

اگرچه ایروژل دارای ویژگی های مختلفی از جمله عایق حرارتی و صوتی بسیار عالی است، اما دارای نقاط ضعف و معایب خاصی نیز می باشد که در اکثر مواقع می توان از آن ها چشم پوشی کرد. برای کاربردهای خاص از جمله عایق کاری مخازن و لوله های انتقال گاز، استفاده از آن اصلا به صرفه نیست. اما می توان برای پروژه های دیگر از جمله سامانه های مخابراتی و هواپیمایی از این محصول استفاده نمود. در مجموع می توان گفت که با توجه پروسه های سخت اجرا و همچنین نیاز به در نظر گرفتن استانداردها و شرایط خاص و لوازم جانبی و چسب های اختصاصی، این هواژل ها اقتصادی نیستند؛ اما در مقابل به دلیل وزن بسیار کم می توانند به عنوان راه حل هوشمندانه برای مقاوم سازی پروژه های مختلف شناخته شوند.

مقایسه ایروژل با سایر عایقهای مشابه موجود در بازار !!

ایروژل (هواژل) در مقایسه با سایر عایق های موجود در بازار دارای ویژگی های برتری است که مهم ترین آن، وزن بسیار پایینی است که در اختیار قرار می دهد. این در حالی است که اکثر عایق های موجود در بازار یا وزن بالایی دارند و یا اگر وزن آن ها بالا نباشد، به هر حال باعث افزایش وزن پروژه های مختلف خواهند شد. ایروژل وزن سبک و عایق حرارتی بسیار عالی دارد. ضمن اینکه فوق آبگریز است و می تواند از جذب رطوبت جلوگیری کند، عایق صوتی بسیار عالی نیز هست. بنابراین، برخلاف بسیاری از محصولات موجود در بازار، این نوع عایق می تواند سه عایق را به صورت یکسان برای پروژه های مختلف به همراه داشته باشد.

با مقایسه ایروژل ها با سایر عایق های موجود در بازار، می توان متوجه شد که عایق ایروژل با فرم های مختلفی قابلیت اجرا دارد که از جمله آن ها می توان به پودر، گرانول و سایر محصولات اشاره کرد. این در حالی است که سایر عایق ها می توانند در یک یا دو فرم مشابه در محیط اجرا شوند. طیف وسیعی از کاربردها برای هواژل وجود دارند که نشان می دهند این محصول می تواند در پروژه های مختلف کاربردهای زیادی را به همراه داشته باشد.

قیمت ایروژل (Aerogel) | آیا خرید آن اقتصادی است؟

قیمت ایروژل (هواژل) بسته به مواد تشکیل دهنده، پروسه تولید، جزئیات و همچنین کیفیت آن متفاوت است. ضمن اینکه این محصولات در انواع مختلفی از جمله جامد فیلمی، پودر، گرانول و همچنین پانل های عایق حرارتی موجودند که هر کدام مشخصات خاص و قیمت ویژه ای دارند. خرید هواژل (ایروژل) در نگاه اول در مقایسه با برخی از محصولات عایق به صرفه نیست، اما دوام درازمدت، عملکرد فوق عالی و پوشش دهی یکنواخت پس از اجرا در محیط، مهم‌ترین مزیت آن را تشکیل می دهد. بنابراین، قیمت ایروژل از جنبه های مختلفی اقتصادی بوده و پیشنهاد می کنیم که بسته به نیاز پروژه، از استفاده از این محصول عایق غافل نشوید. برای استعلام قیمت روز و دقیق ایروژل ها کافیست که از طریق تماس با شرکت تکنوپل، قیمت دقیق این محصولات را دریافت کنید.

مقررات نگهداری و حمل ونقل محصولات هواژل !!

هواژل (ایروژل) یک عایق بسیار بی خطر و سبک است و همین موضوع باعث شده تا حمل و نقل آن بسیار ساده تر شود. با این حال باید احتیاط لازم را برای جلوگیری از هدررفت این محصولات در هنگام حمل و نقل در نظر داشت. ضمن اینکه نگهداری از ایروژل باید با دقت و دستورالعمل تولید کننده این محصول انجام شود. به گونه ای که هر گونه خطا در انجام این فرآیند به منزله آسیب به هواژل خواهد بود.

خرید انواع ایروژل از شرکت تکنوپل

در این مقاله در مورد ایروژل (هواژل) به عنوان یک محصول کاربردی که در حال حاضر به عنوان یک عایق نیز شناخته می شود، صحبت کردیم. هواژل می تواند پوشش یکنواخت و یکسانی را در پروژه های مختلف به وجود آورد. ضمن اینکه عایق حرارتی بسیار خوبی است، به عنوان یک عایق صوتی و رطوبتی نیز قابل استفاده است. در حال حاضر در طیف وسیعی از پروژه های ساختمانی و صنعتی می توان از این محصول استفاده کرد. فرآیند اجرای ایروژل بسته به نوع آن و فرم هواژل می تواند متفاوت باشد؛ اما در نهایت باید اطمینان حاصل کرد که عایق کل سطح را به صورت یکنواخت پوشش داده است. شرکت تکنوپل طیف وسیعی از ایروژل ها را با کاربردهای متنوع در صنایع ساختمان و صنعتی به شما عرضه می کند. برای استعلام قیمت و مشاوره خرید هواژل می توانید با کارشناسان ما در ارتباط باشید.