Uglerodga asoslangan materiallar energiyani saqlash, atrof-muhit fanlari va materiallar kimyosi kabi ko'plab sohalarda keng qo'llaniladi. So'nggi bir necha o'n yilliklarda uyda va xorijda ko'plab olimlar bioko'mir, grafen, grafen oksidi (GO), uglerod nanotubalari, uglerod nanotolalari, uglerod sferalari, uglerod aerojellari, azot kabi yangi paydo bo'ladigan uglerodga asoslangan materiallarning boy turlarini muvaffaqiyatli ishlab chiqdilar. -kattalangan uglerod va grafit fazali uglerod nitridi. Aerogel - bu juda nozik gözenekli tuzilishga va past zichlikka ega bo'lgan yangi qattiq materialdir. 1931 yilda tug'ilganidan beri u doimo keng e'tiborni tortdi. Vaqtning uzluksiz rivojlanishi bilan tadqiqotchilar aerogelni tayyorlash usullarini o'rganish va optimallashtirishni davom ettirmoqdalar, boshlang'ich noorganik silika aerojeldan asta-sekin organik aerogelgacha ishlab chiqilgan va keyin uglerod aerojeliga qadar kengaytirilgan va shunga mos ravishda aerojelni qo'llash doirasi ham davom etmoqda. kengaytirish.
Uglerod asosidagi aerojellar nano-g'ovak uglerod materiallarining yangi turi bo'lib, inert gaz muhitida yuqori haroratda karbonlashtirish yo'li bilan, organik aerojellardan prekursor sifatida foydalaniladi. Ular aerojellar va uglerod asosidagi materiallarning ikki tomonlama xususiyatlariga ega. Kam zichlik, yuqori o'ziga xos sirt maydoni va yuqori porozlik tufayli uglerodga asoslangan aerojel energiyani saqlash, adsorbsiya, sensor, elektromagnit ekranlash va assimilyatsiya qilishda keng qo'llanilgan.
Rasm manbai: Journal of Colloid and Interface Science
Uglerodga asoslangan aerojellarning tasnifi:
Xom ashyo manbalarining farqiga asoslanib, uglerod aerojellarini taxminan uch toifaga bo'lish mumkin: grafitga asoslangan uglerod aerojellari, organik uglerod aerojellari va uglerod kompozit aerojellari.
Grafitga asoslangan uglerod aerojellari, masalan, grafen aerojellari va uglerod nanotube aerojellari uchun grafit-uglerod materiallari tegishli yig'ish jarayonlari yordamida to'g'ridan-to'g'ri uch o'lchovli aerojel tuzilmalariga birlashtiriladi. Yuqori elektr o'tkazuvchanligi tufayli ushbu uglerod aerojel materiallari turli xil elektron qurilmalar va sensorlarda keng qo'llaniladi.
Organik uglerod aerojelining prekursor moddasi organik moddalarga tegishli bo'lib, yuqori haroratli karbonizatsiya jarayonidan so'ng uglerod materialiga aylanadi, so'ngra yig'ish jarayoni yordamida uch o'lchamli gözenekli struktura quriladi. Ushbu uglerodga asoslangan aerojellarni biomassali uglerod aerojellariga va polimer asosidagi uglerod aerojellariga bo'lish mumkin. Ularning mukammal adsorbsion xususiyatlari va noyob strukturaviy xususiyatlari tufayli ular atrof-muhitni muhofaza qilish va energiya sohalarida keng qo'llanilishi va rivojlanish salohiyatiga ega.
Uglerodli kompozit aerojel so'nggi yillarda uglerodga asoslangan aerojel sohasida juda muhim rivojlanish tendentsiyasidir. Organik guruhlar yoki polimerni kiritish orqali komponentlar orasidagi nisbatni sozlash va nazorat qilish mumkin, so'ngra bitta komponentli uglerodga asoslangan aerojel materiallari muammolari, masalan, ko'proq mo'rtlik, oson namlik, zaif moslashuvchanlik va boshqalarni optimallashtirish mumkin. Ajoyib xususiyatlarni saqlab qolgan holda, uglerodli kompozit aerojellar turli materiallar o'rtasida funktsional qo'shimchaga erishadi, bu esa uglerodga asoslangan aerojellarni qo'llash uchun kengroq joy ochadi.
Uglerod asosidagi aerojelni tayyorlash:
Uglerod asosidagi aerojelni tayyorlash odatda quyidagi uchta bosqichni o'z ichiga oladi: (1) prekursor solinishi, sol jelleşmesi va qarishi; ② Jel quriydi va aerojelga aylanadi; ③ Uglerod asosidagi aerojelni olish uchun aerojelni karbonlashtirish. Uglerodga asoslangan aerojel ko'plab ilovalarda yaxshi ishlash ko'rsatdi, ammo murakkab tayyorlash jarayoni, yuqori narx va past rentabellik uning amaliy qo'llanilishini cheklaydi. Uglerodga asoslangan aerojel materiallarini tayyorlash usullari asosan sol-gel usuli, gidrotermal usul, kimyoviy bug'larni joylashtirish usuli va muz shablon usulini o'z ichiga oladi.
Uglerodga asoslangan aerojelni qo'llash:
Uglerodga asoslangan aerojel nano gözenekli tuzilishga ega bo'lgan engil, gözenekli, amorf uglerod materialidir. Uglerodga asoslangan aerojel elektrokimyoviy energiyani saqlash, katalizator va uning tashuvchisi, milliy mudofaa va harbiy sanoat va atrof-muhitni muhofaza qilishning asosiy sohalarida muhim ahamiyatga ega.
1.Issiq batareyalar va superkondensatorlar uchun issiqlik izolatsiyasi
Energiyani saqlash uskunasida harorat uning ishlashi va ishlash muddatiga katta ta'sir ko'rsatadi. Aerogel issiq batareyalar va superkondensatorlar uchun issiqlik izolyatsion material sifatida ishlatilishi mumkin, bu batareya yoki kondansatör ichida issiqlikning juda tez o'tkazilishiga yo'l qo'ymaydi va uskunaning ish haroratining barqarorligini ta'minlaydi, shu bilan uskunaning ishlashi va xavfsizligini oshiradi.
2.Ovozni yutuvchi material
Aerojelning gözenekli tuzilishi uni yaxshi ovoz yutuvchi xususiyatlarga ega qiladi. Ovoz to'lqinlari aerojelning teshiklarida tarqalganda, ular ko'p marta aks etadi va tarqaladi, shuning uchun tovush energiyasi parchalanishda davom etadi. Konsert zallarida, ovoz yozish studiyalarida va akustik muhit talablari yuqori bo'lgan boshqa joylarda aerojel ovozni yutuvchi panellarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin, bu xona ichidagi reverberatsiya vaqtini samarali qisqartiradi va tovushning ravshanligini oshiradi.
3.Katalizatorni qo'llab-quvvatlash
Aerojelning yuqori o'ziga xos sirt maydoni katalizator uchun juda ko'p yuklash joylarini ta'minlaydi. Atrof-muhit katalitik reaktsiyalarida, masalan, avtomobil chiqindi gazini katalitik tozalash, sanoat chiqindi gazining katalitik oksidlanishi va boshqalar, katalizatorni aerojel tashuvchisiga yuklash zararli moddalarning konversiyasini katalizlash uchun katalizatorning tarqalishi va faolligini yaxshilashi mumkin. yanada samarali va ifloslantiruvchi moddalar emissiyasini kamaytiradi.
4.Elektron qurilmalar uchun qadoqlash materiallari
Aerojellar yaxshi elektr izolyatsiyasi xususiyatlariga va past dielektrik o'tkazuvchanlikka ega va elektron qurilmalar uchun qadoqlash materiallari sifatida ishlatilishi mumkin. Integral mikrosxemalar va chiplar kabi elektron qurilmalarda aerojel qadoqlash elektron komponentlarni namlik va chang kabi atrof-muhit omillaridan himoya qilishi mumkin, shu bilan birga uning past dielektrik doimiyligi signal uzatish vaqtida kechikishlar va yo'qotishlarni kamaytirishga yordam beradi.
Rasm manbai: RSC Advances