DifiTsi.com

Faceți aerogel

Aerogelul este un material cu o densitate foarte scăzută și o conductivitate termică scăzută. Este aproape translucid, dar are o textură aspru când este atins. În mod tradițional, aerogelul este produs prin uscare supercritică. Veți avea nevoie să construiți un uscător supercritic la domiciliu dacă doriți să faceți singur materialul. Există variante care pot fi făcute fără uscătoare supercritice, dar sunt mai sensibile și mai densi. Citiți informațiile din acest articol pentru a crea ambele versiuni.

metodă

Partea 1
Construiți un uscător supercritic

Imaginea intitulă Faceți Airgel Step 1
1
Obțineți un cilindru de gaz de 9 kg cu dioxid de carbon. Asigurați-vă că obțineți un sifon cu un furtun care se extinde de jos până în exteriorul cilindrului de gaz.
  • Acest tip de sticlă de gaz vă permite să evacuați dioxidul de carbon lichid din rezervor în loc de gaz.
  • Imaginea cu titlul Make Airgel Step 2
    2
    Uită-te la schema de circuit. Instrucțiunile pentru asamblarea unui uscător supercritic sunt incluse aici. Cu toate acestea, vă recomandăm să consultați schema vizuală furnizată pe site-ul Airgel.
  • Această schemă poate fi găsită aici: https://aerogel.org/wp-content/uploads/2009/02/manuclave-design2.jpg
  • Imaginea cu titlul Make airgel Step 3
    3
    Atașați fitingurile și supapele din oțel inoxidabil 316 sau 304 la teava ne-sudată de pe conductă. Această tee trebuie să aibă o dimensiune de 1,9 cm (¾ inch).
  • Acum puteți atașa dopurile țevii sau orificiile de ieșire de pe ambele părți ale tăvii.
  • De asemenea, puteți atașa o fereastră de vizualizare pe o parte, în loc de a doua, dacă doriți.
  • La partea inferioară a teiului, puteți atașa o supapă cu bilă la un reductor de 1/4 "(6,3 mm).
  • În partea superioară a corpului, veți tăia un reductor de 1,2 cm (½ inch), o manșetă de mamă de 1,2 cm (½ inch) și o cruce de 1,2 cm (½ inch) în această ordine.
  • Imaginea cu titlul Make Airgel Step 4
    4
    Completați ansamblul părții superioare a dispozitivului. Ventilele și calibrele rămase sunt conectate la această a doua linie transversală.
  • Conectați un termometru bimetalic la partea superioară a liniei încrucișate.
  • În partea stângă, conectați o manșetă de mamelon de 1/4 "la 1/4" (1/2 "). Pentru a regla, puteți dezvolta o supapă cu bilă.
  • Construiți un alt manșon de mamelon de 1/4 "(1/2") până la 1/2 "(1/2") pe partea dreaptă. Pentru a regla, instalați o linie încrucișată de 1/4 "(15 cm) cu un regulator de presiune în partea superioară. De asemenea, trebuie să instalați o supapă rezistentă la presiune care este atașată la partea inferioară.
  • Atașați un alt manșon de prindere de 6,35 mm (¼ inch) și supapa de ac la brațul lateral deschis al liniei încrucișate.
  • Imaginea cu titlul Face aerogel Pasul 5
    5
    Aflați ce material puteți utiliza și ce materiale nu sunt adecvate. Oțelul inoxidabil este preferabil deoarece poate fi curățat și este foarte stabil.
  • Puteți utiliza manometrele din alamă și supapele din oțel carbon.
  • Nu folosiți racorduri de țevi din alamă sau oțel carbon și nu utilizați piese cu o notă mai mică de 140 kg / cm2.
  • Imaginea intitulă Faceți Airgel Step 6
    6
    Conectați rezervorul de dioxid de carbon la uscătorul supercritic. Trebuie să conectați sigur flaconul de gaz la uscător, astfel încât dioxidul de carbon lichid să poată curge cu ușurință în uscător.
  • Se recomandă să consultați schema oficială pe următorul site web: https://aerogel.org/wp-content/uploads/2009/02/gastank-1.jpg
  • Conectați butelia de gaz de bioxid de carbon, în următoarea ordine: filet exterior CGA320, sigiliu din teflon CGA intrare manșon CGA 6.35mm mama de intrare (¼ inch) plug-NPT manșon cu cuplare rapidă și furtun de înaltă presiune împletitură cu un fix de 6,35 mm (¼ inch) NPT.
  • Pe cealaltă parte a furtunului, atașați un conector NPT cu conectare rapidă de 6,35 mm, conector cu filet NPT cu filet masic și o racordare de 1/4 inci cu racordurile rapide masculine și feminine în ordinea următoare.
  • Atașați ultimul manșon pentru ventilul cu bilă de intrare al manuclavului sau uscător. Aceasta completează ansamblul.

    • Partea 2
    Pregătiți aerogelul de silice

    Imaginea cu titlul Make Airgel Step 7
    1
    Se dizolvă hidroxidul de amoniu concentrat. Se amestecă 4,86 ​​grame sau 5,4 ml de hidroxid de amoniu concentrat cu 1000 ml de apă într-o sticlă sau o sticlă de plastic.
    • Această sticlă trebuie să fie etichetă cu "soluția bazică de hidroxid de amoniu". Puteți stoca soluția la temperatura camerei și o puteți folosi mai târziu.
  • Imaginea cu titlul Make Airgel Step 8
    2
    Se amestecă TMOS și metanolul. Se amestecă 10,2 g sau 10 ml tetrametilortosilicat (TMOS) cu 7,82 g sau 10 ml metanol într-un pahar de laborator. Se amestecă până se amestecă soluția.
  • Amestecul trebuie marcat ca "soluție de alcoxid" sau "soluție A".
  • Rețineți că TMOS-ul de aprovizionare poate fi dificil, deoarece mulți furnizori de produse chimice refuză să-l vândă persoanelor fizice. Trebuie să vă asigurați că ați achiziționat TMOS dintr-o sursă de încredere pentru a vă asigura că nu este contaminată cu substanțe periculoase.
  • Imaginea cu titlul Make Airgel Step 9
    3
    Se amestecă hidroxidul de amoniu cu metanol. Se amestecă 5 grame sau 5 ml din soluția stoc stocată anterior cu 7,92 grame sau 10 ml de metanol într-un alt pahar de sticlă. Se amestecă până când substanțele se amestecă bine.
  • Etichetați această cutie de sticlă cu "Catalyst Solution" sau "Solution B."
  • Imaginea intitulă Faceți Airgel Step 10
    4
    Se adaugă soluția de catalizator la soluția de alcoxid. Se toarnă ușor soluția de catalizator (soluția B) în alcoxizi (soluția A) și se amestecă cu o tijă de sticlă până când ambele soluții sunt bine amestecate.
  • Rețineți că soluția rezultată se numește sol.
  • Imaginea cu titlul Make Airgel Step 11
    5
    Transferați solul în matrițe. Scoateți matrițele cu hârtie de copt pe bază de silicon și le instalați înainte de adăugarea soluției lichide. Lăsați solul să stea până se formează un gel.
  • Acest lucru poate dura între 15 minute și o oră.
  • Puteți, de asemenea, umple solul în seringi fără ace și îndepărtați gelul finit prin apăsarea pistonului.
  • TMOS este sursa silicatului în această metodă. Apa determină polimerizarea TMOS. Metanolul permite ca atât apa cât și TMOS să intre în aceeași fază, astfel încât să poată reacționa unul cu celălalt. Hidroxidul de amoniu asigură că reacția are loc mai repede.
  • Imaginea cu titlul Faceți Airgel Step 12
    6
    Lăsați gelul să se coacă. După ce se fixează gelul, puteți să-l plasați sub metanol și să coaceți timp de cel puțin 24 de ore.
  • Imaginea cu titlul Faceți Airgel Step 13
    7
    Lăsați apa să se evapore. Schimbați vechiul metanol cu ​​metanol proaspăt, 200 de etanol sau acetonă de cel puțin patru ori pe săptămână.
  • Acest proces scoate apa și obțineți un gel de metanol pur.


  • Imaginea cu titlul Make Airgel Step 14
    8
    Uscați gelul în uscătorul supercritic. Adăugați gelul în compartimentul uscătorului supercritic și încălziți dioxidul de carbon deasupra punctului său critic de 31,1 ° C și de la 72,9 bar la 45 ° C și o presiune de 100 bar.
  • În timpul uscării supercritice, metanolul este extras din gel.
  • Reduceți presiunea aparatului la o viteză de aproximativ 7 bar h-1.
  • Când procesul este complet, trebuie să aveți un gel finit de silicat rămas.

    • Partea 3
    Instrucțiuni alternative de uscare - Uscare supercritică

    Imaginea cu titlul Make Airgel Step 15
    1
    Pregătiți aerogelul ca în mod normal. Pregătiți aerogelul silicat conform instrucțiunilor de mai sus, amestecând aceleași substanțe chimice și făcând "sol". Aceasta este starea lichidă a gelului.
  • Imaginea intitulă Faceți Airgel Step 16
    2
    Curățați gelul ca de obicei înlocuind solvenții. Acoperiți cu etanol sau cu acetonă și schimbați soluția de patru ori pe o perioadă de o săptămână.
  • Imaginea intitulă Faceți Airgel Step 17
    3
    Se prepară o soluție de hexan sau etanol. Se amestecă o parte din hexan cu trei părți de etanol până când obțineți un volum de cel puțin cinci ori mai mare decât gelul original.
  • Rețineți că puteți folosi acetona în loc de etanol dacă doriți.
  • Într-un exemplu, dacă faceți 20 ml de aerogel, trebuie să preparați o soluție de 25 ml de hexan și 75 ml de acetonă sau etanol.
  • Etichetați mixul dvs. ca amestec de 25-75.
  • Imaginea intitulă Faceți Airgel Step 18
    4
    Se prepară două soluții suplimentare de hexan și etanol. Pentru a doua soluție trebuie să folosiți aceleași părți ale lichidelor. În a treia soluție, se amestecă trei părți de hexan cu o parte din etanol.
  • Ca și mai înainte, acetona poate fi utilizată în locul etanolului.
  • Etichetați a doua soluție ca amestec 50-50 și a treia soluție ca amestec de 75-25.
  • Imaginea cu titlul Faceți Airgel Step 19
    5
    Îndepărtați gelul în toate cele trei amestecuri. Lăsați gelul să se înmoaie în amestecul 25-75 timp de 12 până la 48 de ore.
  • Lăsați-o să se înmoaie în amestec de 50-50 pentru același timp după aceea. Finalizați procesul cu amestecul 75-25 timp de încă 12 până la 48 de ore.
  • Imaginea cu titlul Make Airgel Step 20
    6
    Lăsați gelul să se înmoaie în hexan. Modificați hexanul pur de trei ori în decurs de 24 până la 72 de ore.
  • Imaginea cu titlul Make Airgel Step 21
    7
    Se prepară un amestec de trimetilclorosilan. Se adaugă TMCS în hexan pentru a aduce 6% din greutatea soluției TMCS.
  • Faceți suficient pentru a vă oferi aproximativ 15 ori mai multă soluție decât gelul.
  • Etichetați-le ca soluție TMCS.
  • Imaginea cu titlul Make Airgel Step 22
    8
    Înmuiați în aerogel în soluția TMCS. Puneți gelul într-un recipient sigilat, rezistent din punct de vedere chimic, cu o deschidere largă. Adăugați suficientă soluție TMCS pentru a obține 5 până la 10 ori volumul gelului. Sigilați vasul.
  • Acoperiți capacul cu un lubrifiant vid de silicon atunci când utilizați sticlă. În caz contrar, capacul ar putea rămâne blocat.
  • Imaginea cu titlul Make Airgel Step 23
    9
    Se încălzește și se răcește borcanul. Încălziți recipientul timp de 12 până la 24 de ore la o temperatură constantă de 60 ° C pe o placă fierbinte sau în cuptor. Lăsați-l să se răcească la temperatura camerei înainte de a înlocui soluția TMCS cu o soluție proaspătă.
  • Repetați această procedură de două ori.
  • Imaginea intitulă Faceți Airgel Step 24
    10
    Lăsați gelul răcit să se înmoaie în hexan pur. Schimbați TMCS în hexan pur și lăsați aerogelul să se înmoaie încă 12 până la 24 de ore.
  • Schimbați hexanul cel puțin de două ori pentru hexan proaspăt pe o perioadă de 24 până la 72 de ore.
  • Imaginea intitulă Faceți Airgel Step 25
    11
    Se usucă gelul subcritic. Puneți gelul într-un borcan cu puțin hexan și numai jumătate din capac. Lăsați gelul să se usuce în acest mod timp de 1 până la 2 zile.
  • După finalizarea acestui proces, aerogelul este gata.

    • avertismente

    • Cereți-i pe cineva să vă verifice dacă ceva nu merge bine.
    • Lucrați într-o zonă de lucru bine ventilată și bine luminată pentru a preveni rănirea.
    • Protejați-vă ochii cu ochelari de protecție. Purtați mâneci lungi și încălțăminte bine închise la locul de muncă.
    • Nu înlocuiți dozele corecte cu doze mai mici sau proporții corespunzătoare.
    • Ia-ți timp. Nu grăbiți procesul deoarece puteți face greșeli periculoase.
    • Asigurați-vă că toate sigiliile sunt securizate. Evitați expunerea benzii adezive în exces la solvenții organici. Acest lucru va împiedica evacuarea dioxidului de carbon.
    • De asemenea, asigurați-vă că manometrele sunt schimbate după trecerea a 30-50. Strângeți supapele strânse pentru a preveni deschiderea acestora.
    • TMOS este un material dăunător. Vă poate afecta plămânii și ochii. Ochelarii de protecție și capota de vapori chimici împiedică vaporii să vă rănească.

    Ce ai nevoie

    • Mănuși de plastic sau cauciuc
    • ochelari de protecție
    • Îmbrăcăminte cu mâneci lungi
    • Încălțăminte închise
    • șorț
    Uscător supercritic
    • 2 supape cu bilă cu presiune medie, NPN de 6,35 mm, 316 din oțel inoxidabil
    • 2 reduceri Nipluri, 1,2 inch (1/2 inch), reduse la 1/4 inch (6,35 mm) NPT, lungime 1-11 / 16 ", oțel inoxidabil 316
    • Hex Nipples, 1/2 inch (1,2 cm) NPT
    • 2 nipluri Hex, NPT de 6,35 mm (6,45 mm)
    • Conduit transversal, NPT de 1,2 inch (1,2 cm), oțel inoxidabil 316
    • Conduit transversal, NPT de 6,35 mm, 316 din oțel inoxidabil
    • Supapă cu ac de presiune medie, filet interior x Filet exterior ¼ in. (6,35 mm) NPT, 316 din oțel inoxidabil
    • Supapă de presiune din alamă ASME cu inel de tracțiune pentru testare și ventilare în atmosferă, ¼ inch (6,35 mm), filet NPT
    • Termometru bimetal, filet NPT cu filet de 1/2 inchi (30 cm), oțel inoxidabil 304, șurub uscat
    • Nanometru, 0-3000 psi / 0-20000 Kpa, conexiune de împământare NPT de 1/4 inch (6,35 mm)
    • Căldură sau uscător de păr
    • Conducta de țeavă și banda de etanșare
    • Șurubelniță în formă de șurub
    • Un cilindru de gaz cu dioxid de carbon de 9 kg cu sifon și o conexiune CGA320

    Aerogel de silicat

    • Tetrametoxisilan (tetrametilortosilicat)
    • metanol
    • Deionizată apă
    • Hidroxid de amoniu, 28-30% în greutate în apă
    • Etanol (opțional)
    • Acetonă (opțional)

    Alternativ, aerogel silicat uscat subcritic

    • Gelul de silicat preparat
    • 200 etanol sau acetonă
    • hexan
    • Trimetilclorosilanul (TMCS)
    • Recipient rezistent la chimicitate sau sticlă cu deschidere largă
    • Cuptor sau placă fierbinte
    • Hota de aburi chimică
    • Hexametildisilazan (HMDS)
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit