איך מכינים איירגל?

הוסיפו טרימתילסיליל כלוריד, חממו וקיררו את האוויר ג'ל בתוך המיכל, ואז ייבשו את האוויר ג'ל בצנצנת כשהמכסה מאובטח רק באמצע הדרך.

איירגל הוא חומר אולטרה קל עם צפיפות נמוכה מאוד ומוליכות תרמית מועטה. הוא שקוף למדי, אך עם זאת בעל מרקם מחוספס כשנוגעים בו. באופן מסורתי אירגל מיוצר בתהליך של ייבוש סופר קריטי, כך שתצטרכו לבנות מייבש סופר קריטי משלכם בבית אם תרצו להכין את החומר לבד. ישנן גרסאות שניתן להכין ללא מייבש סופר קריטי, אך הן נוטות להיות יותר רגישות וצפופות יותר. המשך לקרוא למידע על יצירת שני הסוגים.

חלק 1 מתוך 3: בניית המייבש העל קריטי

1
השג גליל של 9 ק"ג (20 ק"ג) של פחמן דו חמצני. דאג שתקבל מיכל סיפון, עם צינור המשתרע מהחלק התחתון אל החלק החיצוני של הגליל.
- סוג גליל זה אמור לאפשר לך להוציא פחמן דו חמצני נוזלי מהמיכל ולא רק גז.
2
התבונן בתרשימים החזותיים. הוראות כיצד להרכיב את המייבש העל קריטי ייכללו כאן, אך מומלץ מאוד להציץ בסכימות הראייה האמיתיות שמספק אתר airgel.
- ניתן לראות את הסכימות הללו כאן: http://aerogel.org/wp-content/uploads/2009/02/manuclave-design2.jpg
3
חבר אביזרי צנרת ונירוסטה 316 או 304 לגוף טי צינור שאינו ריתוך. גוף צינור צינור זה צריך להיות 1,90 ס"מ (1,9 ס"מ).
- לשני צידי גוף הטי, עליכם לחבר את תקעי הצינור או הדלת.
- תוכל להתקין חלון ראיה בצד אחד במקום תקע צינור שני, אם תרצה בכך.
- בתחתית גוף הטי, עליכם לחבר שסתום כדור באמצעות תותב צמצום של 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ).
- לחלק העליון של הגוף, דפוק, לפי הסדר: תותב צמצום של 1,30 ס"מ (1,2 ס"מ), התאמת פטמות של 1,30 ס"מ (1,2 ס"מ), ו -1,2 ס"מ (1,2 ס"מ) לחצות.
4
סיים את הרכבת החלק העליון של המכונה. שאר השסתומים והמדידים שלך יתחברו לצינור הצלב השני הזה.
- חבר מדחום Bimetal לראש צינור הצלב.
- בצד שמאל, הצמידו התאמת פטמות 0,60 ס"מ על 1,30 ס"מ (6,35 מ"מ עד 1,2 ס"מ). עד היום, חבר שסתום כדור.
- בצד ימין, הצמידו עוד 0,60 ס"מ על 1,30 ס"מ (6,35 מ"מ עד 1,2 ס"מ). נכון להיום, חבר צינור צולב של 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ) עם מד לחץ קבוע בחלקו העליון ושסתום בטיחות פופ קבוע בתחתית.
- על הזרוע הצדדית הפתוחה של הצינור הצולב הקטן יותר, צרף עוד פיוטת פטמות של 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ) ושסתום מחט.
5
דע במה שאתה יכול ומה לא יכול להשתמש. נירוסטה עדיפה מכיוון שהיא נקייה וחזקה.
- אתה יכול להיות מודד עם חוטי פליז ושסתומים עם גופי פלדת פחמן.
- אל תשתמש באביזרי צינור עשויים פליז או פלדות פחמן, ואל תשתמש בשום חלק המדורג נמוך מ- 2000 psi.
6
חבר את מיכל הפחמן הדו-חמצני למייבש העל קריטי. יהיה עליך לחבר את המיכל למייבש בצורה מאובטחת, כך שנוזל הפחמן הדו-חמצני יכול בקלות לזרום למייבש.
- מומלץ להסתכל על הסכימות הרשמיות, הנמצאות כאן: http://aerogel.org/wp-content/uploads/2009/02/gastank-1.jpg
- חבר למיכל הפחמן הדו חמצני, לפי סדר זה: חוט זכר CGA320, אטם טפלון, פטמת כניסת CGA, אגוז כניסת CGA, 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ) שקע ניתוק מהיר נקבה NPT, 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ) תקע לניתוק מהיר זכר NPT, וצינור בלחץ גבוה קלוע, קשיח 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ) NPT, עם אביזרי נקבה.
- לצד השני של הצינור, הצמידו לפי סדר זה: תקע ניתוק מהיר זכר NPT 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ) ושקע ניתוק מהיר זכר NPT 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ).
- חבר את השקע הסופי לשסתום כדור הכניסה של המנוקבה או המייבש. עם זאת, אתה אמור להיות מוכן לצאת לדרך.

לקבלת הוראות שלב אחר שלב כיצד להכין איירגל, כולל אופן בניית המייבש העל קריטי שלך, המשך לקרוא.

חלק 2 מתוך 3: הכנת איירגל סיליקה

1
לדלל אמוניום הידרוקסיד מרוכז. שלב 4,86 גרם או 5,4 מ"ל אמוניום הידרוקסיד מרוכז עם 1000 מ"ל מים בבקבוק זכוכית או פלסטיק.
- יש לתייג בקבוק זה כ"פתרון מלאי אמוניום הידרוקסיד. " ניתן לאחסן אותו אטום ובטמפרטורת החדר לשימוש חוזר במועד מאוחר יותר.
2
מערבבים את ה- TMOS והמתנול. שלב 10,2 גרם או 10 מיליליטר טרטרמתיל אורתוסיליקט (TMOS) עם 7,82 גרם או 10 מ"ל מתנול בכוס זכוכית. מערבבים עד לערבוב.
- יש לתייג זאת כ"פתרון אלקוקסיד "או" פתרון A. "
- שים לב ש- TMOS יכול להיות קשה מאוד לרכישה מכיוון שספקי כימיקלים רבים מהססים למכור כימיקלים ליחידים. עם זאת, עליך לוודא שאתה מקבל את ה- TMOS ממקור אמין, כך שאין בו זיהומים מסוכנים.
3
מערבבים את תמיסת האמוניום הידרוקסיד עם מתנול. שלב 5 גרם או 5 מ"ל של תמיסת המניות שהוכנה בעבר עם 7,92 גרם או 10 מ"ל של מתנול בכוס זכוכית אחרת. מערבבים עד לערבוב טוב.
- תייג כוס זו כ"פתרון זרז "או כ"פתרון ב '".
4
יוצקים את תמיסת הזרז לתמיסת האלקוקסיד. שופכים בזהירות את הזרז (תמיסה B) לאלקוקסיד (תמיסה A) ומערבבים בעזרת מוט ערבוב מזכוכית עד לאיחוד מוחלט.
- שים לב שהפתרון שנוצר מכונה "הנשמה".
5
מעבירים את הסול לתבניות. מרפדים את התבניות בנייר אפייה על בסיס סיליקון לפני ששופכים לתוכם את הסול הנוזלי. תן לסול לשבת עד שנוצר ג'ל.
- זה יכול לקחת בין 15 דקות לשעה.
- אתה יכול גם לשפוך את הסול למזרקים ללא מחטים או צמרות. בדרך זו, ניתן להסיר את הג'ל המוגמר על ידי דחיפתו החוצה עם הבוכנה.
- TMOS הוא מקור הסיליקה בשיטה זו. המים מאפשרים ל- TMOS להתפלמר, והמתנול מאפשר למים וגם ל- TMOS להיכנס לאותו שלב כדי שיוכלו להגיב. האמוניום הידרוקסיד מאפשר לתגובה לעבור מהר יותר.
6

תן לג'ל להזדקן. לאחר התמקמות הג'ל, הניחו אותו מתחת למתנול ותנו לו להתיישן במשך 24 שעות מלאות, לכל הפחות.
7
מפזרים את המים. שנה את המתנול עבור מתנול טרי, אתנול 200-הוכחה או אצטון לפחות ארבע פעמים במהלך שבוע.
- תהליך זה שואב את המים החוצה ומשאיר אותך עם ג'ל מתנול טהור.
8
ייבש את הג'ל במייבש העל קריטי שלך. מניחים את הג'ל בתא המייבש העל קריטי ומחממים את הפחמן הדו חמצני דרך הנקודה הקריטית שלו, 31,1 מעלות צלזיוס (88, -18 מעלות צלזיוס) ו -72,9 ברים, עד כ 45 מעלות צלזיוס (45 מעלות צלזיוס) בלחץ של כ 100 ברים.
- ייבוש קריטי במיוחד גורם למתינול להיגרר מהג'ל.
- לחץ לחץ על המכונה בקצב של כ 7 בר h-1.
- בסיום, אתה צריך להישאר עם איירגל סיליקה מוגמר.

כיצד להכין את הפתרון (B) ואת הזרז למעט אחר של TMOS לייצר אירוגלים שונים?

חלק 3 מתוך 3: הוראות ייבוש חלופיות - ייבוש תת קריטי

1

הכן את ה- airgel כרגיל. הכן את סיליקון האוויר על פי ההוראות שקודם לכן, תוך שילוב של אותם מרכיבים כימיים לייצור ה"סול ", המצב הנוזלי של הג'ל.
2

לטהר את הג'ל באמצעות החלפת ממס כרגיל. מכסים אותו באתנול או באצטון, ומשנים את התמיסה ארבע פעמים במהלך שבוע.
3
הכן פתרון הקסאן ואתנול. מערבבים חלק הקסני עם שלושה חלקים אתנול עד לקבלת נפח גדול פי חמישה מנפח הג'ל שעובד כעת.
- שים לב שאתה יכול להשתמש באצטון במקום באתנול, אם תרצה בכך.
- לדוגמא, אם אתה מעבד 20 מ"ל איירגל, עליך להכין תמיסה של 25 מ"ל הקסאן ו 75 מ"ל אצטון או אתנול.
- תייג את זה כתערובת שלך 25-75.
4
הכן שני פתרונות נוספים של הקסאן ואתנול. לשנייה, השתמש בכמויות שוות של שניהם. עבור השלישי, השתמש בשלושה חלקים הקסאן כדי בחלקו אתנול.
- כמו בעבר, ניתן להשתמש באצטון במקום באתנול.
- תייג את התמיסה השנייה כתערובת 50-50 שלך והשלישית כתערובת 75-25 שלך.
5
משרים את הג'ל בשלוש התערובות. תן לג'ל להשרות בתערובת 25-75 שלך במשך 12 עד 48 שעות.
- לאחר מכן, תן לו לספוג את תערובת 50-50 שלך למשך אותו זמן, וסיים אותו על ידי כך שהוא ייספג בתערובת 75-25 למשך 12 עד 48 שעות נוספות.
6

תן לג'ל להיספג בהקסאן. החלף את ההקסאן הטהור שלוש פעמים במהלך 24 עד 72 שעות.
7
הכן פתרון trimethylsilyl כלוריד. הוסף TMCS להקסאן כך ש -6 אחוז ממשקל הפתרון נובע מ- TMCS.
- הכין מספיק כך שיהיה לך פתרון בערך פי 15 ממה שיש לך ג'ל.
- תייגו זאת כפתרון ה- TMCS שלכם.
8
משרים את האוויר ג'ל בפתרון TMCS. מניחים את הג'ל במיכל אטום ועמיד בפני כימיקלים עם פה רחב. הוסף מספיק פתרון TMCS כך שיהיה לך פי 5 עד 10 מנפח הג'ל. אטום את המיכל.
- משמנים את המכסה בשומן ואקום מסיליקון אם משתמשים בזכוכית. אחרת, המכסה עלול להיתקע.
9
מחממים ומצננים את המיכל. מחממים את המיכל למשך 12 עד 24 שעות בטמפרטורה קבועה של 60 מעלות צלזיוס (60 מעלות צלזיוס), בעזרת פלטה חמה או תנור. תן לו להתקרר לטמפרטורת החדר לפני החלפת פתרון TMCS עם פתרון טרי.
- חזור על הליך זה פעמיים נוספות.
10
תן לג'ל המקורר להיספג בהקסאן טהור. החלף את תמיסת ה- TMCS להקסאן טהור ואפשר לאווירגל להשרות בו עוד 12 עד 24 שעות.
- במהלך 24 עד 72 שעות, החלף את ההקסאן במיכל להקסאן טרי לפחות פעמיים.
11
ייבש את הג'ל באופן קריטי. מניחים את הג'ל בצנצנת עם מעט הקסאן ומאבטחים את המכסה רק באמצע הדרך. תן לג'ל להתייבש במשך יום עד יומיים באופן זה.
- בסיום שלב זה, ה- airgel שלך צריך להיות שלם.

אזהרות

בקש ממישהו לבדוק אותך בזמן שאתה עובד למקרה שמשהו ישתבש.
עבוד בחלל עבודה מאוורר ומואר היטב כדי למנוע פציעות.
הגן על עיניך על ידי הרכבת משקפי מגן. לבש שרוולים ארוכים ונעליים סגורות בזמן שאתה עובד.
אל תחליף חלקים בעלי דירוג נמוך בחלקים בעלי דירוג נכון.
קח את הזמן. אל תמהר לתהליך, שכן פעולה זו עלולה לגרום לך לבצע טעויות מסוכנות.
וודא שכל האטמים מאובטחים והימנע מחשיפת אטמי סרט לממיסים אורגניים. פעולה זו יכולה לסייע במניעת דליפה של פחמן דו חמצני.
כמו כן, וודא כי מדדי הלחץ מוחלפים לאחר כל 30 עד 50 ריצות, והדק היטב את ידיות השסתום בכדי למנוע את גלושן.
TMOS הוא חומר מסוכן ועלול להזיק לריאות ולעיניים. משקפי מגן ומכסה אדים כימי אמורים למנוע מהאדים לפגוע בך.

על מנת ליצור איירגל, מערבבים TMOS ומתנול, ומשלבים עם תרכיז אמוניום הידרוקסיד מדולל.

דברים שתזדקק להם

כפפות פלסטיק או גומי
משקפי מגן
שרוולים ארוכים
נעליים סגורות
סינר

מייבש סופר קריטי

2 שסתום כדור בלחץ בינוני, 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ) NPT, נירוסטה 316
2 פטמות משושה, 1,30 ס"מ (1,2 ס"מ) מופחתות ל 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ) NPT, אורך 1-116,, נירוסטה 316
פטמת משושה, 1,30 ס"מ (1,2 ס"מ) NPT
2 פטמות משושה, 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ) NPT
צינור צולב, 1,30 ס"מ (1,2 ס"מ) NPT, נירוסטה 316
צינור צולב, 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ) NPT, נירוסטה 316
לחץ בינוני, שסתום מחט, נקבה x נקבה 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ) NPT, נירוסטה 316
שסתום בטיחות פופ פליז ASME, עם טבעת משיכה לבדיקה, פריקות לאטמוספרה, 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ) זכר NPT
מדחום בימטאלי, 1,30 ס"מ (1,2 ס"מ) זכר NPT, נירוסטה 304, לוח חיוג יבש
מד לחץ, 0-3000 psi / 0-20000 kPa, 0,60 ס"מ (6,35 מ"מ) חיבור תחתון NPT
אקדח חום או מייבש שיער
סרט איטום חוט צינור
מפתח סהר
מיכל פחמן דו חמצני (9 ק"ג), עם צינור סיפון ומחבר CGA320

ג'ל סיליקה

Tetramethoxysilane (tetramethyl orthosilicate)
מתנול
מים מזוקקים
אמוניום הידרוקסיד, 28-30 wt% במים
אתנול (אופציונלי)
אצטון (אופציונלי)

אלטרגל ג'ל סיליקה מיובש באופן חלופי

ג'ל סיליקה מוכן מראש
200 אתנול או אצטון הוכחה
הקסאן
טרימתיל סיליל כלוריד (TMCS)
צנצנת או בקבוק רחב פה עמיד בפני כימיקלים
תנור או פלטה חמה
מכסה מנוע כימי
חומש חומש
Hexamethyldisilazane (HMDS)

קרא גם: כיצד לקבוע הכלאה של תרכובת מולקולרית?