جستجو در تالارهای گفتگو

هواژول سبکترين ماده جهان AEROGEL The lightest solids in the World در این مقاله قصد آن داریم که به معرفی سبکترین ماده جامد جهان موسوم به هواژل . ویژگی های این ماده و برخی از کاربردهای آن در صنعت خصوصاً مهندسی مکانیک و هوافضا چالش ها و افق های فراروی این ماده بپردازیم . هواژل که در حدود هفت دهه پیش کشف و ساخته شده است. دارای ویژگی های بسیارجالب است که سبب شده بسیار مورد توجه دانشمندان و مراکز تحقیقاتی مختلف و معتبر دنیا قرار گیرد. مبالغه نکرده ایم چنان چه بگوییم این ماده توانایی دگرگونی و متحول ساختن آینده ی مهندسی را دارد.ما در این مقاله درباره ی ماده ای بحث خواهیم کرد که قادر است انقلابی در مهندسی مخصوصاً مهندسی مکانیک ایجاد کند. مردم هنگامی که برای نخستین بار هواژل را می بینند اغلب یکه می خورند . آنها ضاهر شبح گونه ی هواژل را این گونه توصیف می کنند که شبیه یک تکه ابر دوست داشتنی یا دود منجمد شده است هواژل در برابر یک پس زمینه ی سفید رنگ تقریباً نا پدید می شود و در برابر پس زمینه ی تاریک رنگ آبی شبح گونه ای دارد . با این اوصاف شاید به نظر می رسد که هواژل ماده ای با ساختار ضعیف و سست است. ولی حقیقت امراین است که به راحتی می توان آن را برید سوراخ کرد و یا بین دو انگشت خرد نمود هواژل سیلیسی ماده ای جامد شفاف و عایق گرماست که برای کاربردهای گوناگون می توان مفید باشد.همان گونه که از نام این ماده مشخص است هواژل بیشتر از هوا تشکیل شده است و سبکترین ماده ی جامد موجود در جهان است چگالی آن می تواند تا پنج میلیگرم بر سانتیمتر مکعب باشد یعنی چیزی در حدود سه برابر چگالی هوا (که این هم به خاطر ساختار فوق العاده ریز مقیاس آن است). هواژل دارای ویژیگی های غیر عادی ای می باشد مثلاً می توان آن را به شکل تخته.استوانه یا تقریباً هر شکل دلخواهی درآورد.بهترین ماده ی جامد ازنظر داشتن نارسایی گرمایی ( عایق حرارتی ) بوده و به صورت درون آن آهسته تر از محیط هوا انتشار می یابد در عین این که می توان وجود آن را از مه رقیق به رنگ آبی آسمانی تشخیص داد. با این همه تا حد زیادی شفاف بوده و اشیاء مختلف را می توان به وضوح از پشت یک تکه هواژل با ضخامت چندین سانتی متر مشاهده کرد. هواژل یکی از اندک موادی است که هم شفاف و هم متخلخل (اسفنجی)است. مساحت بیرونی بسیار زیادی دارد به طور معمول به اندازه ی 1000 متر مربع بر گرم که برابر است با مساخت شش زمین فوتبال به ازای یک اونس (حدود35/28 گرم) ماده. هواژل می تواند شفاف یا رنگی باشد سفت سخت و یا انعطاف پذیر باشد هنگام برخورد با یک سطح سخت صدای زنگ از خود تولید کرده و یا اصطحلاحاً با صدای تالاپ بیافتد . در آب حل شود و پا روی آب شناور بماند.هواژل سیلیسی (شیشه ی خالص) آشناترین شکل آن است. اما هواژل از بسیاری از اکسید های فلزی از جمله اکسید آهن ، قلع ، آلومین (اکسید آلومینیوم)، اکسید زیرکونیم ، اکسید تیتانیوم و اکسید منیزیم نیز ساخته شده است.همچنین هواژل هایی از ژلاتین پلیمرهای آلی،ژل های طبیعی . کربن نیز ساخته شده است هر چند که هواژل در حدود هفتاد سال پیش کشف شده است اما به تازگی به طور گسترده ای شناخته شده و در طول دهه ی 85 تا 95 میلادی چندین کاربرد گوناگون برای آنها پیشنهاد شده است . تعدادی از موارد کاربرد این ماده عبارتند از: 1. ساخت پنجره های ابررسانا (مافوق عایق) 2. ساخت حفاظ برای قطعات جاذب انرژی خورشیدی (کلکتورهای خورشیدی) 3. به عنوان مواد عایق برای یخچال ها آبگرمکن ها و لوله ها 4. ساخت آیینه ها و عدسی های شفاف و سبک جهت استفاده در دوربین ها و لوازم مشابه 5. هواژل ها می توانند به کاتالیزور برای واکنش های حالت گاز فرپالایه ها، الکترود های باتری ، دستگاه های آکوستیک (صداگیر) و حتی به عنوان حشره کش های ایمن و سالم به کار روند. هرچند همانند بسیاری از موادی که به تازگی به یک محصول تجاری فرایندی بسیار کند و دشوار است ولی امید است که در آینده ای نه چندان دور این ماده با کیفیت و قیمت مناسب وارد بازار مصرف شده تا در دسترس همگان بوده و جهت مصارف گوناگون مورد استفاده قرار گیرد. با تشکر از مهندس علیرضا فخار