Silica Aerogel: ค่าสูงสุดของความเบาและการเก็บกักความร้อน?

silica aerogel เป็นวัสดุที่น่าสนใจอย่างยิ่งในวงการวิศวกรรม เนื่องจากคุณสมบัติพิเศษที่โดดเด่นคือ ความหนาแน่นต่ำ และความสามารถในการเป็นฉนวนกันความร้อนได้ดีเยี่ยม

หากจะอธิบาย Silica aerogel ในภาษาที่เข้าใจง่ายก็คงเปรียบเทียบได้กับ “เมฆ” ที่แข็งตัวขึ้นมา วัสดุชนิดนี้มีโครงสร้างที่เป็นรูพรุนมากถึง 99.8% ทำให้ silica aerogel มีความหนาแน่นต่ำกว่าอากาศเสียด้วยซ้ำ!

แต่ silica aerogel ไม่ใช่แค่ “เมฆ” ทั่วไปเท่านั้น มันยังสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยมอีกด้วย

คุณสมบัติของ Silica Aerogel

1. ความหนาแน่นต่ำ: Silica aerogel มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ 3-5 เท่า

2. การนำความร้อนต่ำ: Silica aerogel เป็นฉนวนกันความร้อนที่ดีเยี่ยม

3. พื้นที่ผิวสูง: โครงสร้างรูพรุนของ silica aerogel ทำให้มีพื้นที่ผิวต่อปริมาตรสูงมาก

4. ทนต่ออุณหภูมิสูง: Silica aerogel สามารถทนต่ออุณหภูมิได้ถึง 1,200°C

5. โปร่งใส: Silica aerogel มีความโปร่งใสคล้ายแก้ว

การนำ silica aerogel ไปใช้งาน

Silica aerogel เป็นวัสดุที่มีประโยชน์มากมายในอุตสาหกรรมต่างๆ:

• ฉนวนกันความร้อนและความเย็น:

  • การบังคับสภาพแวดล้อม: Silica aerogel ใช้เป็นฉนวนกันความร้อนสำหรับท่อ steam, อุปกรณ์ที่ต้องให้ความร้อน และระบบปรับอากาศ
  • อุตสาหกรรม: Silica aerogel ถูกนำไปใช้ในการ insulation ของโรงงานอุตสาหกรรม, ควันchimney และถังเก็บของเหลว
  • ยานอวกาศ: NASA ใช้ silica aerogel ในยานอวกาศเพื่อกันความร้อนจากดวงอาทิตย์

• วัสดุกรอง: Silica aerogel มีรูพรุนจำนวนมาก ทำให้สามารถกรองอนุภาคขนาดเล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ

  • การล้างพิษ: Silica aerogel ถูกใช้ในการดูดซับสารพิษจากน้ำและอากาศ

  • อุตสาหกรรมปิโตรเคมิกัล: Silica aerogel ใช้เป็นตัวกรองในกระบวนการกลั่นน้ำมัน

• วัสดุสำหรับการเก็บกักเสียง: Silica aerogel สามารถดูดซับคลื่นเสียงได้อย่างดีเยี่ยม จึงถูกนำไปใช้ในการทำวัสดุ隔音

• แอพลิเคชั่นทางการแพทย์: Silica aerogel ถูกนำมาใช้ในการทำ prosthetics, วัสดุสำหรับใส่แผล และวัสดุสำหรับปลูกเนื้อเยื่อ

วิธีการผลิต silica aerogel

การผลิต silica aerogel เป็นกระบวนการที่ค่อนข้างซับซ้อน โดยทั่วไปจะใช้วิธี Sol-gel process

1. เตรียม gel: สารตั้งต้น เช่น tetraethyl orthosilicate (TEOS) จะถูกผสมกับตัวทำละลาย เช่น ethanol และน้ำ เพื่อสร้าง gel

2. การ ageing: Gel ที่ได้จะถูก ageing หรือ “แก่” เพื่อให้โครงสร้างของ gel ซ้อนทับกันมากขึ้น

3. การสกัด solvent: Solvent ใน gel จะถูกนำออกไปด้วยวิธี Supercritical drying

4. การทำให้แห้ง: Gel ที่ไม่มี solvent จะถูกทำให้แห้งอย่างระมัดระวังเพื่อไม่ให้โครงสร้าง silica aerogel พัง

5. การเตรียม Silica aerogel: Silica aerogel ที่ได้จะมีลักษณะเป็น monolith (ก้อนเดียว) ซึ่งสามารถถูกตัดหรือขึ้นรูปใหม่ตามต้องการ

ข้อดีและข้อเสียของ silica aerogel

ข้อดี	ข้อเสีย
ความหนาแน่นต่ำ	ราคาค่อนข้างสูง
ฉนวนความร้อนที่ดีเยี่ยม	การผลิตค่อนข้างซับซ้อน
ทนต่ออุณหภูมิสูง	Brittle: Silica aerogel สามารถแตกหักได้ง่าย

อนาคตของ silica aerogel

silica aerogel เป็นวัสดุที่มีศักยภาพในการใช้งานอย่างกว้างขวาง เนื่องจากคุณสมบัติที่โดดเด่น คาดว่าในอนาคตจะมีการพัฒนาและปรับปรุงกระบวนการผลิต silica aerogel ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นและลดต้นทุนลง

Silica Aerogel: วัสดุแห่งอนาคตที่รอกระตุ้นศักยภาพ!