Куб газосиликата сколько весит: сколько весит газобетон 1 м3, газобетонный блок 600х300х200, газосиликатный поддон 600х400х250, удельный сибит

Содержание

Вес газосиликатного блока — Кирпичи и строительные блоки

Газосиликат Автор: Administrator · 24.05.2023 ·

Газосиликатные блоки представляют собой искусственный камень, изготавливаемый из извести, цемента и песка с добавкой порошка алюминия (способствует образованию пор в рассматриваемом материале). Хорошая прочность и малый вес газосиликатных блоков делают его незаменимым материалом для быстрого возведения стен.

Плотность материала определяет его основные свойства и марку. Так марка блоков D500 и выше используется для кладки стен и перегородок, а марки ниже рассматриваемой являются теплоизоляционными материалами.

Вес газосиликатного блока будет зависеть от его номинального размера, плотности и применяемых материалов. Длина блока, зависимо от его формы (параллелепипед или параллелепипед с пазами) — 60 сантиметров или 62,5 сантиметров соответственно, высота таких блоков от 20 сантиметров до 30. Ширина газосиликатного блока зависит от толщины стены (10-20 сантиметров для перегородок и 30-40 для несущих стен).

Плотность материала 350-750 килограммов на кубический метр.

Давайте рассмотрим сколько весит газосиликатный блок в зависимости от его размеров и плотности. Исходные размеры: длина — 60 сантиметров, высота – 25 сантиметров.

При ширине в 10 сантиметров и плотности 400 кг/м³ вес газосиликатного блока будет составлять 7,2 килограмма, при плотности 500 – 8,7 килограмма, при плотности 600 кг/м³ — 10,8 килограмма.

Если изменить ширину блока до 20 сантиметров, а плотность оставить той же, то при плотности 400 его вес увеличится вдвое и составит 14,4 килограмма, при плотности 500 – 17,4 килограмма, при плотности 600 – 21,6 килограмма.

Теперь рассмотрим изменение веса газосиликатного блока при его ширине 30 сантиметров. Плотность 400 кг/м³ — вес блока 21,6 килограмма; плотность 500 кг/м³ — вес блока 26,1 килограмма; плотность 600 кг/м³ — вес блока 32,4 килограмма.

Теперь рассмотрим последний вариант изменения веса блока при его ширине 40 сантиметров. Плотность 400 кг/м³ — вес блока 28,8 килограмма; плотность материала 500 кг/м³ — вес блока 34,8 килограмма; плотность 600 кг/м³ — вес блока 43,2 килограмма.

характеристики, цена за штуку и куб

При ограниченном бюджете на строительство заказчики ищут способы удешевить процесс. Блоки из газосиликатного бетона считаются наиболее экономичным и удобным материалом для возведения ограждающих и опорных конструкций (стены, перегородки, заборы, колонны и так далее). Рассмотрим базовые свойства и стоимость в самых востребованных размерах – 600х300х200 и 600х400х200 мм.

Оглавление:

Технология изготовления
Характеристики блоков
Цены и советы по выбору

Особенности производства

В соответствии с СН 277-80 изделия из газобетонной или газосиликатной смеси – это стеновые стройматериалы, предназначенные для формирования любых вертикальных сооружений за исключением фундамента. В составе присутствуют следующие компоненты:

Вяжущее. Это может быть портландцемент (ГОСТ 10178-76) либо кальциевая известь-кипелка (ГОСТ 9179-77).
Силикатный или кремнеземистый наполнитель (кварцевый песок, зола-унос и многое другое).
Вода техническая без содержания грязи, масел и примесей.
Газообразующие добавки в порошкообразном виде. Различаются смеси для автоклавного и неавтоклавного бетона, пропорции зависят от требуемой плотности готового продукта. Это может быть просто алюминиевая пудра либо специальные вспенивающие комплексные добавки с содержанием пластификаторов и ускорителей отверждения.

В результате активной химической реакции в бетонной массе образуется водород, который вспенивает тесто и после застывания получается пористый материал с неплохим коэффициентом тепло- и шумоизоляции.

Блоки газосиликатные изготавливаются двумя различными методами:

1. Неавтоклавный способ. Смесь после вспенивания разливается по формам и отверждается в естественных условиях. Средний срок сушки – от 2 до 4 недель. Плюсы: умеренная цена готового изделия, любые размеры, включая максимальный 600х400х200 мм. В минусах: получается блок малой прочности и плотности. Поэтому каждая штука имеет высокий коэффициент усадки по сравнению с заводским – в 2-4 раза.

2. Автоклавный по ГОСТ 31360-2007. Бетонное тесто заливается в большую форму-куб, которая ставится в специальное устройство – автоклав. После тепловлажностной обработки или пропаривания под высоким давлением в 9 бар и t= +175 °С полуфабрикат отправляется на склад для финишной просушки в течение нескольких дней. После окончательного отверждения блок нарезается на куски по стандартным размерам: 600х300х100, 600х300х200, 600х400х200 мм. Преимущества заводского способа: высокий уровень прочности, плотности, морозостойкости. Недостатки: цена.

Как правило, технологи разрабатывают индивидуальную рецептуру для изделий различного назначения. Блоки из газосиликата делятся на три категории:

1. Конструкционные, предназначенные для возведения силовых сооружений. Это могут быть несущие стены, опорные колонны и тому подобное. Этой продукции присваивается марка прочности на сжатие от D700 до D1200. Производятся в максимальном размере: 600х300х200 и 600х400х200 мм.

2. Конструкционно-теплоизоляционные – это изделия для строительства межкомнатных перегородок либо стен высотой не более 5-7 метров (два этажа в типовых проектах). Соответствуют марке D500, D600 и D700. Выпускаются газосиликатные блоки размера 600х300х200 и 600х300х100 мм.

3. Теплоизоляционные – это продукция, применяемая для улучшения теплотехнических характеристик ограждающих конструкций. Формируются так называемые смешанные стены с обязательной внешней облицовкой (для несущих остовов). Присвоена марка D400, изготавливаются в любых габаритах: 600х400х200.

Характеристики представляют особый интерес для специалистов. Приведем сводную таблицу.

Наименование	Блок газосиликата
Габариты, мм	600х75х200 600х100х200 600х200х200 600х250х200 600х300х200 600х300х100 600х300х200 600х400х200
Плотность, кг/куб. м	200-1200
Вес 1 м2 стены, кг	400-1500
Водопоглощение при полном погружении в воду за 24 часа, % от общей массы	20
Морозостойкость F, циклы	15-50
Паропроницаемость, мг/(м2чПа)	0,14
Прочность на сжатие, МПа	1,5-10
Теплопроводность, Вт/кв. м	0,10-0,28
Акустические параметры (1 штука толщиной 30 см), Дб	30-47

Интересна еще и такая характеристика как вес газосиликатного блока 600х300х200. От этого зависит не только масса готовой конструкции, но и сколько штук в кубе и на каждом упаковочном поддоне. Имеется прямая зависимость того, сколько весит блок, от плотности и размеров. При этом на небольших заводах можно приобрести изделия нестандартных габаритов. В этом случае вес и стоимость рассчитываются индивидуально с учетом марки товара.

Цена и рекомендации по выбору

Газосиликатные блоки производятся небольшими и крупными заводами, поэтому их стоимость сильно варьируется – расхождение достигает 30 % (в пересчете за куб). Впрочем, то же самое можно сказать и о качестве продукции, ведь, по сути, требуется только вибрационный смеситель, автоклав и блок-форма. В таблице ниже приведены данные для Москвы и Московской области.

Марка	Размеры, мм	Стоимость одного изделия, рубли	Цена за куб, рубли
D500	600х100х200 600х300х200 600х300х400	40 120 230	3350 3350 3200
D600	600х300х200 600х300х400	110 210	3050 2950
D900	600х300х200 600х300х400	130 250	3600 3500

Газосиликатные блоки можно купить на специализированных рынках, у дилеров либо непосредственно на заводе. Последние два варианта предпочтительны, так как в этом случае вам могут предоставить сертификаты и заключения по результатам испытаний.

При покупке обратите внимание на следующие параметры:

1. Назначение. Для несущих стен выбирается стандартный блок шириной от 20 см и более, а на перегородки достаточно купить полублоки сечением 10-15 см.

2. Марка прочности. Влияет не только на вес изделий, но и на плотность. Чем выше последний показатель, тем меньше коэффициент теплоемкости. Для внешних ограждающих конструкций покупатели предпочитают «золотую середину» – газосиликат средней плотности D500 и выше. А для перегородочных – D200, D300 или D400.

3. Геометрия. Каждая штука должна проходить контроль качества на предприятии, допустимый уровень брака (сколы, дефекты поверхности и отклонения по высоте, длине и ширине) – не более 5 % для первого сорта и до 10 % для второго. Все остальное относится к несортовым изделиям. На деле немногие заводы следят за соблюдением нормативов, поэтому при покупке не поленитесь осмотреть поддон с продукцией со всех сторон. А если планируете закупать газоблоки 600х300х200 в большом количестве, то потребуйте вскрыть несколько упаковок и продемонстрировать «товар лицом». Выбраковка на этом этапе позволит вам сэкономить много сил, времени и немного денег.

4. Размеры. Изделия выпускаются в широчайшем ассортименте, некоторые заводы могут предложить даже некондиционный блок 600х300х200 по сниженной цене. При покупке нужно ориентироваться на область применения. Для несущих стен предпочтительна продукция максимальных габаритов.

Помните, что газосиликат – это очень гигроскопичный материал. Одна штука при толщине 30 см способна впитать за сутки влаги на 6 см вглубь. Поэтому заранее позаботьтесь о внешней облицовке, а также утеплителе. Блок имеет высокий показатель паропроницаемости, соответственно нельзя использовать пенополистироловые или синтепоновые теплоизоляторы.

Полые кубики кремнезема с настраиваемой пористостью

1. Ван К., Ху С.Л., Ву Ю.Б., Ню К., Хуанг Ю.Ю., Ву Ф., Чжу С.Т., Фан Дж., Инь Г.Ю., Ван М.М. и др. Множественная доставка лекарств из мезопористого покрытия, реализующая комбинированную терапию для голых металлических стентов. Ленгмюр. 2019;35:3126–3133. doi: 10.1021/acs.langmuir.8b04080. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

2. Argyo C., Weiss V., Bräuchle C., Bein T. Многофункциональные мезопористые наночастицы кремнезема как универсальная платформа для доставки лекарств. хим. Матер. 2014; 26: 435–451. дои: 10.1021/см402592т. [CrossRef] [Google Scholar]

3. Ян П., Гай С., Лин Дж. Функционализированные материалы из мезопористого кремнезема для контролируемой доставки лекарств. хим. соц. 2012; 41:3679–3698. doi: 10.1039/c2cs15308d. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

4. Барбе С., Бартлетт Дж., Конг Л., Финни К., Лин Х.К., Ларкин М., Кальеха С., Буш А., Кальеха Г. Частицы кремнезема : Новая система доставки лекарств. Доп. Матер. 2004; 16:1959–1966. doi: 10.1002/adma.200400771. [CrossRef] [Google Scholar]

5. Корма А., Гарсия Х. Гомогенные катализаторы, связанные с диоксидом кремния, как восстанавливаемые и повторно используемые катализаторы в органическом синтезе. Доп. Синтез. Катал. 2006;348:1391–1412. doi: 10.1002/adsc.200606192. [CrossRef] [Google Scholar]

6. Хартманн М. Заказал мезопористые материалы для биоадсорбции и биокатализа. хим. Матер. 2005; 17:4577–4593. doi: 10.1021/cm0485658. [CrossRef] [Google Scholar]

7. Тагучи А., Шют Ф. Упорядоченные мезопористые материалы в катализе. Микропористая мезопористая материя. 2005; 77:1–45. doi: 10.1016/j.micromeso.2004.06.030. [CrossRef] [Google Scholar]

8. Лян Дж., Лян З., Цзоу Р., Чжао Ю. Гетерогенный катализ в цеолитах, мезопористом кремнеземе и металлоорганических каркасах. Доп. Матер. 2017;29:1701139. doi: 10.1002/adma.201701139. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

9. Zhu W., Wang J., Wu D., Li X., Luo Y. , Han C., Ma W., He S. Исследование адсорбции тяжелых металлов мезопористых кремнеземных материалов, полученных методом микроволнового синтеза. Наномасштаб Res. лат. 2017;12:323. doi: 10.1186/s11671-017-2070-4. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

10. Thirumavalavan M., Wang Y.-T., Lin L.-C., Lee J.-F. Мониторинг структуры мезопористых кремнеземных материалов, адаптированных с использованием различных органических шаблонов, и их влияние на адсорбцию ионов тяжелых металлов. Дж. Физ. хим. С. 2011; 115:8165–8174. дои: 10.1021/jp200029г. [CrossRef] [Google Scholar]

11. Джал П.К., Патель С., Мишра Б.К. Химическая модификация поверхности кремнезема путем иммобилизации функциональных групп для экстракционного концентрирования ионов металлов. Таланта. 2004; 62: 1005–1028. doi: 10.1016/j.talanta.2003.10.028. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

12. Widmer S., Reber M.J., Müller P., Housecroft C.E., Constable E.C., Rossi R.M., Brühwiler D., Scherer L. J., Boesel L.F. Включение пары красителей FRET в мезопористые материалы: сравнение спектров флуоресценции, активности FRET и доступности красителя. Аналитик. 2015;140:5324–5334. дои: 10.1039/C5AN00850F. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

13. Sun Z., Cui G., Li H., Liu Y., Tian Y., Yan S. Многофункциональные оптические датчики на основе органо-неорганических гибридных композитов. Дж. Матер. хим. Б. 2016;4:5194–5216. doi: 10.1039/C6TB01468B. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

14. Castillo R.R., Baeza A., Vallet-Regí M. Недавние применения комбинации наночастиц мезопористого кремнезема с нуклеиновыми кислотами: разработка биочувствительных устройств, носителей и датчиков. Биоматер. науч. 2017;5:353–377. дои: 10.1039/C6BM00872K. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

15. Schmidt R., Stöcker M., Hansen E., Akporiaye D., Ellestad O.H. MCM-41: модельная система для изучения адсорбции на мезопористых материалах. Микропористый материал. 1995; 3: 443–448. doi: 10.1016/0927-6513(94)00055-Z. [CrossRef] [Google Scholar]

16. Sonwane C.G., Bhatia S.K. Характеристика распределения размеров пор мезопористых материалов по изотермам адсорбции. Дж. Физ. хим. Б. 2000; 104:9099–9110. doi: 10.1021/jp000907j. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

17. Охеда М.Л., Эспарза Дж.М., Камперо А., Кордеро С., Корнхаузер И., Рохас Ф. О сравнении распределения пор по размерам BJH и NLDFT, определенных по сорбции N ₂ на субстратах SBA-15. физ. хим. хим. физ. 2003; 5: 1859–1866. doi: 10.1039/b300821e. [CrossRef] [Google Scholar]

18. Чимино Р., Цихош К.А., Томмес М., Неймарк А.В. Экспериментальные и теоретические исследования сканирующих изотерм адсорбции-десорбции. Коллоидный прибой. Физикохим. англ. Асп. 2013; 437:76–89. doi: 10.1016/j.colsurfa.2013.03.025. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

19. Дэвид Р.О., Марколли К., Фарни Дж., Цю Ю., Сиркин Я.А., Молинеро В., Махрт Ф., Брювилер Д., Ломанн У., Канджи З.А. Конденсация пор и замерзание ответственны за образование льда ниже уровня насыщения водой пористых частиц. проц. Натл. акад. науч. США. 2019;116:8184–8189. doi: 10.1073/pnas.1813647116. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

20. Liu J., Liu F., Gao K., Wu J., Xue D. Последние разработки в области химического синтеза неорганических пористых капсул. Дж. Матер. хим. 2009 г.;19:6073–6084. doi: 10.1039/b

6f. [CrossRef] [Google Scholar]

21. Bao Y., Shi C., Wang T., Li X., Ma J. Последние достижения в области полого кремнезема: матричный синтез, морфология и приложения. Микропористая мезопористая материя. 2016; 227:121–136. doi: 10.1016/j.micromeso.2016.02.040. [CrossRef] [Google Scholar]

22. Ван Ю., Су С., Дин П., Лу С., Ю Х. Контролируемый формой синтез коллоидов полого кремнезема. Ленгмюр. 2013;29:11575–11581. doi: 10.1021/la402769u. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

23. Йылдырым А., Байындир М. Стратегия селективного растворения на основе разности пористости для получения полых мезопористых наночастиц диоксида кремния заданной формы. Дж. Матер. хим. А. 2015;3:3839–3846. doi: 10.1039/C4TA06222A. [CrossRef] [Google Scholar]

24. Li Y., Shi J. Мезопористые материалы с полой структурой: химический синтез, функционализация и применение. Доп. Матер. 2014;26:3176–3205. doi: 10.1002/adma.201305319. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

25. Castillo S.I.R., Ouhajji S., Fokker S., Erné B.H., Schneijdenberg C.T.W.M., Thies-Weesie D.M.E., Philipse A.P. Кубики кремнезема с настраиваемой толщиной покрытия и пористостью: из наполненного гематитом коробки с кремнеземом для полых пузырьков с кремнеземом. Микропористая мезопористая материя. 2014;195: 75–86. doi: 10.1016/j.micromeso.2014.03.047. [CrossRef] [Google Scholar]

26. Martin T., Galarneau A., Di Renzo F., Fajula F., Plee D. Морфологический контроль MCM-41 с помощью псевдоморфного синтеза. Ангью. хим. Междунар. Эд. 2002;41:2590–2592. doi: 10.1002/1521-3773(20020715)41:14<2590::AID-ANIE2590>3.0.CO;2-3. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

27. Galarneau A. , Iapichella J., Bonhomme K., Di Renzo F., Kooyman P., Terasaki O., Fajula F. Управление морфологией мезоструктурированных кремнеземов с помощью псевдоморфных Трансформация: путь к приложениям. Доп. Функц. Матер. 2006; 16: 1657–1667. doi: 10.1002/adfm.200500825. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

28. Япичелла Дж., Менесес Дж.-М., Берруа И., Денойель Р., Байрам-Хан З., Унгер К., Галарно А. Характеристика мезопористого кремнезема и его псевдоморфно преобразованного производного с помощью газовой и жидкостной адсорбции . Микропористая мезопористая материя. 2007; 102:111–121. doi: 10.1016/j.micromeso.2006.12.026. [CrossRef] [Google Scholar]

29. Ребер М.Дж., Брювилер Д. Мезопористые гибридные материалы путем одновременного псевдоморфного преобразования и функционализации кремнеземных микросфер. Часть. Часть. Сист. Характер. 2015; 32: 243–250. doi: 10.1002/ppsc.201400150. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

30. Reber M.J., Brühwiler D. Бимодальный мезопористый кремнезем с узкими порами. Далтон Транс. 2015;44:17960–17967. doi: 10.1039/C5DT03082J. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

31. Beck J.S., Vartuli J.C., Roth W.J., Leonowicz M.E., Kresge C.T., Schmitt K.D., Chu C.T.W., Olson D.H., Sheppard E.W., McCullen S.B., et al. Новое семейство мезопористых молекулярных сит, изготовленных с использованием жидкокристаллических шаблонов. Варенье. хим. соц. 1992; 114:10834–10843. doi: 10.1021/ja00053a020. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

32. Zucchetto N., Reber M.J., Pestalozzi L., Schmid R., Neels A., Brühwiler D. Структура мезопористого кремнезема, полученного псевдоморфным преобразованием SBA-15 и SBA-16. Микропористая мезопористая материя. 2018; 257: 232–240. doi: 10.1016/j.micromeso.2017.08.046. [CrossRef] [Google Scholar]

33. Росси Л., Саканна С., Ирвин В.Т.М., Чайкин П.М., Пайн Д.Дж., Филипс А.П. Кубические кристаллы из кубических коллоидов. Мягкая материя. 2011;7:4139–4142. doi: 10.1039/C0SM01246G. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

34. Сугимото Т., Саката К., Мурамацу А. Механизм образования монодисперсного псевдокубического α-Fe ₂ O ₃ Частицы из конденсированного геля гидроксида железа. J. Коллоидный интерфейс Sci. 1993; 159: 372–382. doi: 10.1006/jcis.1993.1336. [CrossRef] [Google Scholar]

35. Ландерс Дж., Гор Г.Ю., Неймарк А.В. Методы теории функционала плотности для характеризации пористых материалов. Коллоидный прибой. Физикохим. англ. Асп. 2013; 437:3–32. doi: 10.1016/j.colsurfa.2013.01.007. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

36. Брунауэр С., Эммет П.Х., Теллер Э. Адсорбция газов в многомолекулярных слоях. Варенье. хим. соц. 1938; 60: 309–319. doi: 10.1021/ja01269a023. [CrossRef] [Google Scholar]

37. Graf C., Vossen D.L.J., Imhof A., van Blaaderen A. Общий метод покрытия коллоидных частиц кремнеземом. Ленгмюр. 2003;19:6693–6700. doi: 10.1021/la0347859. [CrossRef] [Google Scholar]

38. Liu S., Han M.-Y. Металлические наночастицы с кремнеземным покрытием. Chem.— Asian J. 2010; 5:36–45. doi: 10.1002/Азия.200

8. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

39. Thommes M., Kaneko K., Neimark A.V., Olivier J.P., Rodriguez-Reinoso F., Rouquerol J., Sing K.S.W. Физисорбция газов с особой ссылкой на оценку площади поверхности и распределения пор по размерам (Технический отчет IUPAC) Pure Appl. хим. 2015; 87: 1051–1069. doi: 10.1515/pac-2014-1117. [CrossRef] [Google Scholar]

40. Thommes M., Smarsly B., Groenewolt M., Ravikovitch P.I., Neimark A.V. Гистерезис адсорбции азота и аргона в сетях пор и характеристика новых микро- и мезопористых кремнеземов. Ленгмюр. 2006; 22: 756–764. doi: 10.1021/la051686h. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

41. Парк С.С., Ха К.-С. Полые мезопористые функциональные гибридные материалы: увлекательные платформы для расширенных приложений. Доп. Функц. Матер. 2018;28:1703814. doi: 10.1002/adfm.201703814. [CrossRef] [Google Scholar]

42. Танамура Ю., Учида Т., Терамаэ Н., Кикучи М., Кусаба К. , Онодера Ю. Синтез молекул фталоцианина меди в мезопористых каналах методом «корабль в бутылке». МСМ-41 методом химического осаждения из газовой фазы. Нано Летт. 2001; 1: 387–390. doi: 10.1021/nl015539p. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

43. Guardado-Alvarez T.M., Chen W., Norton A.E., Russell M.M., Connick W.B., Zink J.I. Полые мезопористые наночастицы диоксида кремния с закрытым затвором, реагирующие на аналит, демонстрирующие обратную функциональность и логическую реакцию И. Наномасштаб. 2016;8:18296–18300. doi: 10.1039/C6NR01640E. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

44. Shu X., Jin R., Zhao Z., Cheng T., Liu G. Интегрированная стратегия иммобилизации манипулирует двойными активными центрами для усиления энантиоселективных тандемных реакций. хим. коммун. 2018;54:13244–13247. дои: 10.1039/C8CC07841F. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

45. Shakeri M., Klein Gebbink R.J.M., de Jongh P.E., de Jong K.P. Адаптация размеров окна для управления локальной концентрацией и активностью катализаторов (сален)Co в закупоренных наноканалах материалов SBA-15. Ангью. хим. Междунар. Эд. 2013;52:10854–10857. doi: 10.1002/anie.201304640. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Как работают аэрогели | HowStuffWorks

Аэрогель, материал, созданный на спор между двумя учеными в конце 19 века.20s, может быть самым уникальным веществом на Земле. Это самое легкое из существующих твердых тел — об этом даже говорится в Книге рекордов Гиннеса, — но оно может выдерживать в 500–4000 раз больше собственного веса (в зависимости от того, кого вы спросите) [источник: NASA JPL, Guiness; Штайнер, Невесомость]. Кубическим дюймом аэрогеля можно было бы покрыть все футбольное поле. Он дышащий и огнеупорный, поглощает как масло, так и воду. Аэрогель также удивительно прочен, учитывая его вес. Аэрогели могут быть отличными электрическими проводниками, но когда они сделаны из разных материалов, они также являются одним из лучших когда-либо известных изоляторов [источник: Steiner, Zero-Gravity]. Так почему же аэрогели не имеют признания в списке лучших, которого они заслуживают?

К сожалению, производство такого уникального продукта требует огромного количества времени и денег, отчасти потому, что в каждой партии производится очень небольшое количество аэрогеля. Несмотря на то, что производство большего количества аэрогеля за раз снизит его цену, сам процесс и материалы имеют высокую цену — около 1 доллара за кубический сантиметр. При цене около 23 000 долларов за фунт аэрогель в настоящее время дороже золота [источник: NASA JPL, часто задаваемые вопросы]!

Такое ценное изделие, казалось бы, должно быть рядом с бриллиантами и жемчугом в шкатулке наследницы. Но аэрогель скорее используется для изоляции ракеты или сгущения краски, чем для украшения богатых светских львиц. Хотя аэрогели могут быть не такими гламурными, как золото, они выполняют свои задачи непревзойденно.

В этой статье мы рассмотрим, что делает аэрогели уникальными, начиная с их открытия в Калифорнии в конце 1920-х годов и заканчивая их поездкой на сбор космической пыли в 1999 году. действительно способ сделать их более рентабельными для широкой публики. Наконец, мы покажем вам, как вы можете сделать свой собственный аэрогель — как ни странно, это можно сделать.

Читайте дальше, чтобы узнать больше о том, как впервые появился аэрогель и как производится это адаптируемое вещество.

Содержание

История аэрогеля
Виды аэрогелей
Аэрогели в космосе
Повседневное использование аэрогеля
Будущее аэрогелей

История аэрогеля

Легенда об аэрогеле окутана тайной. Что мы знаем, так это то, что в конце 1920-х годов американский профессор химии Сэмюэл Кистлер поспорил со своим коллегой Чарльзом Лернидом. Кистлер считал, что то, что делает объект гелем, — это не его жидкие свойства, а его структура: в частности, его сеть крошечных микроскопических пор, известных как нанопоры. Попытка доказать это простым испарением жидкости привела к тому, что гель сдулся, как суфле. Итак, цель игры состояла в том, чтобы первым заменить жидкость в «студнях» газом, но не нанеся повреждений конструкции [источник: Steiner, Zero Gravity].

После долгих проб и ошибок Кистлер первым успешно заменил жидкость геля газом, создав вещество, которое структурно представляло собой гель, но без жидкости. К 1931 году он опубликовал свои открытия в статье под названием «Когерентные расширенные аэрогели и желе» в научном журнале Nature [источник: Ayers, Pioneer].

Аэрогель начинался как гель под названием алкогель . Алкогель представляет собой силикагель со спиртом внутри пор. Простое выпаривание спирта из кремнеземной структуры приведет к тому, что структура сожмется, подобно тому, как мокрая губка деформируется, если оставить ее сушиться на прилавке. Вместо того, чтобы полагаться только на испарение, гель должен быть

сверхкритически высушенный. Вот что для этого нужно:

Повысьте давление и нагрейте гель до критической точки — точки, в которой нет разницы между газом и жидкостью.
Сбросьте давление в геле, пока он остается выше критической температуры. По мере снижения давления молекулы высвобождаются в виде газа, и жидкость становится менее плотной.
Снимите гель с источника тепла. После того, как структура остывает, спирта остается слишком мало, чтобы снова сконденсироваться в жидкость, поэтому он превращается в газ.
Проверьте свой конечный продукт. Осталось твердое тело из кремнезема, но теперь заполненное газом (воздухом) там, где когда-то была жидкость.

Сверхкритическая сушка представляет собой процесс превращения жидкой «спиртовой» части алкогеля в газ в нанопорах кремнезема без разрушения структуры. Алкогель, из которого удален спирт, теперь называется аэрогелем, так как спирт заменен воздухом. Аэрогель, занимающий от 50 до 99 процентов объема исходного материала, является легким, гибким и полезным материалом [источник: Steiner, Zero Gravity].

Перейдите на следующую страницу, чтобы узнать о наиболее распространенных типах аэрогелей, используемых сегодня.

Виды аэрогелей

Три наиболее распространенных типа аэрогелей — кремнезем, углерод и оксиды металлов, но именно кремнезем чаще всего используется в экспериментах и на практике. Когда люди говорят об аэрогелях, скорее всего, они имеют в виду тип кремнезема [источник: Aerogel.org, Silica]. Кремнезем не следует путать с кремнием, полупроводником, используемым в микросхемах. Силикагель — стеклообразный материал, часто используемый для изоляции.

В отличие от дымчато-голубых кремнеземных аэрогелей, аэрогели на основе углерода имеют черный цвет и на ощупь напоминают древесный уголь. То, чего им не хватает во внешнем виде, они компенсируют большой площадью поверхности и электропроводностью. Эти свойства делают углеродные аэрогели полезными для суперконденсаторов, топливных элементов и систем опреснения [источник: Aerogel.org, Organic].

Аэрогели оксидов металлов производятся из оксидов металлов и используются в качестве катализаторов химических превращений. Они также используются в производстве взрывчатых веществ и углеродных нанотрубок, причем эти аэрогели могут быть даже магнитными. Что отличает аэрогели оксидов металлов, таких как оксид железа и хром, от их более распространенных двоюродных братьев на основе кремнезема, так это их диапазон поразительно ярких цветов.

При превращении в аэрогель оксид железа придает аэрогелю фирменный цвет ржавчины. Аэрогели Chromia выглядят темно-зелеными или синими. Каждый тип оксида металла дает аэрогель немного другого цвета. [источник: Aerogel.org, Metal].

Аэрогели кремнезема — наиболее распространенные аэрогели — голубые по той же причине, что и небо голубое. Синий цвет возникает, когда белый свет сталкивается с молекулами кремнезема аэрогеля, которые больше, чем длина волны света. Аэрогель рассеивает или отражает более короткие волны света легче, чем более длинные. Поскольку синий и фиолетовый свет имеют самую короткую длину волны, они рассеивают больше, чем другие цвета видимого спектра. Мы видим рассеянные длины волн как цвет, и поскольку наши глаза более чувствительны к синим длинам волн, мы никогда не видим фиолетовые [источник: Steiner, Zero-Gravity].

Читайте дальше, чтобы узнать больше о применении аэрогелей в космосе.

htm»> Аэрогели в космосе

Универсальность аэрогеля сделала его очень важным как на Земле, так и в космосе. Он выполнял различные функции в нескольких миссиях НАСА, от изоляции электрического оборудования марсоходов до сбора космической пыли с летящей кометы.

Кометы — это примитивные объекты, которые восходят к зарождению Солнечной системы. Когда они летают в космосе, они выбрасывают частицы, называемые космической пылью. Эта космическая пыль пользуется большим спросом у ученых, которые надеются, что она научит нас тому, как начинался наш мир.

Во время миссии по сбору образцов комет и космической пыли в 1999 году НАСА запустило космический корабль, который преодолел 4,8 миллиарда километров (что эквивалентно 6000 полетов на Луну), чтобы добраться до кометы Уайлд 2. Оказавшись там, теннисная ракетка Пылесборник в форме формы открылся и использовал свои 260 кубов аэрогеля для захвата быстрых частиц межзвездной пыли и сохранения их в их естественном состоянии [источник: NASA JPL, Aerogel]. Более того, по мере того как частицы бомбардировали пылесборник, они оставляли следы внутри его аэрогелевых кубов, замедляясь до полной остановки. Эти следы позволили ученым легче находить крошечные частицы из космоса.

Когда космический корабль прибыл домой в 2006 году, он доставил первые образцы, возвращенные на Землю из космоса за более чем 30 лет. Долговечность аэрогеля позволила пылесборнику вернуться из космоса целым и невредимым, не потеряв ни одной плитки аэрогеля. Ученые смогли изучить пыль и кристаллы, содержащиеся в аэрогеле, и ждут, что они могут дать информацию [источник: Bridges].

Далее мы узнаем о некоторых коммерческих применениях аэрогеля.

Повседневное использование аэрогеля

На заре своего существования аэрогели продавались как загустители и использовались во всем, от макияжа и краски до напалма. Они также использовались в качестве сигаретных фильтров и изоляции для морозильных камер. Monsanto была первой компанией, выпустившей на рынок коммерческое применение аэрогеля. Однако метод сверхкритической сушки Кистлера, хотя и был эффективным, был также опасным, трудоемким и дорогим. После 30 лет производства все эти факторы привели Monsanto к прекращению производства аэрогелей в 19 веке.70-е годы.

Однако на этом аэрогель не закончился. Вскоре после того, как Monsanto отказалась от него, ученые разработали процесс, который сделал производство аэрогелей менее токсичным за счет использования более безопасного соединения алкоксида. Они также сделали его менее опасным, заменив в процессе сушки сверхкритический спирт сверхкритическим диоксидом углерода. Эти разработки сократили время, затрачиваемое на сушку аэрогелей, и уменьшили опасность и пожароопасность их производства. Такие достижения сделали аэрогель снова немного более коммерчески жизнеспособным, и ученые были заинтригованы возможностями продукта. [источник: Хант и Айерс, История]

Поскольку производство аэрогеля стало менее сложным и опасным, его уникальные свойства сделали аэрогель популярным в различных отраслях промышленности. Производители кремния, производители строительных материалов и космические агентства используют аэрогель. Его популярности сдерживала только стоимость, хотя все чаще предпринимаются попытки создать экономичные аэрогели. А пока аэрогели можно найти в ряде продуктов:

[источник: Aerogel.org, Modern History]

Благодаря уникальной структуре аэрогеля его использование в качестве изолятора не вызывает затруднений. Суперизолирующие воздушные карманы со структурой аэрогеля почти полностью противодействуют трем методам теплопередачи: конвекции, теплопроводности и излучению [источник: Cabot Corporation]. Несмотря на то, что аэрогель по-прежнему довольно дорог, хорошая новость заключается в том, что исследования показали, что изоляция из аэрогеля, используемая в каркасе стен и трудноизолируемых областях, таких как остекление окон, может сэкономить домовладельцу до 750 долларов в год. В дополнение к тому, что домовладельцы экономят деньги, изоляция аэрогелем может значительно уменьшить ваш углеродный след. [источник: Aspen Aerogels, New Spaceloft]. Компании стремятся найти способ снизить затраты, но на данный момент аэрогели более доступны для НАСА, чем для широкой публики. Тем не менее, аэрогели используются строительными компаниями, электростанциями и нефтеперерабатывающими заводами. Возможно, когда он станет более доступным, аэрогель достигнет этого статуса.

От Земли до космоса, аэрогели несомненно найдут свое место в нашем будущем. Читайте дальше, чтобы узнать о последних достижениях в области аэрогеля и о том, как вы тоже можете экспериментировать с аэрогелем.

Будущее аэрогелей

Несмотря на то, что аэрогель дорог, исследователи все еще экспериментируют с тем, как сделать его более прочным, дешевым и менее опасным. Например, профессор Николас Левентис из Университета науки и технологии штата Миссури в 2002 году поразил научный мир заявлением о том, что он разработал метод изготовления нехрупких аэрогелей. Аэрогели Левентиса, известные как x-аэрогели не только прочнее; они также более гибкие, водонепроницаемые и ударопрочные. Недостатком является то, что для производства x-аэрогеля требуется больше опасных химикатов и больше времени; эти химические вещества также снижают его изоляционную способность [источник: Aerogel.org, Strong]. Несмотря на некоторые недостатки, x-аэрогели имеют следующие возможные области применения:

Изолирующие световые люки
Броня
Несдуваемые (или «спущенные») шины
Мембраны для электрохимических элементов
Элементы конструкции самолета
Тепловые экраны для спуска космического корабля

[источник: Leventis]

Кроме того, аэрогели могут помочь в продвижении более «зеленых» технологий. Углеродный аэрогель обладает большим потенциалом для суперконденсаторов и топливных элементов для энергоэффективных автомобилей. Фактически, способность углеродного аэрогеля накапливать энергию может привести к появлению множества новых технологий, но только в том случае, если цена производства аэрогеля станет более доступной для крупномасштабных операций.

Хорошая новость заключается в том, что вам не нужно быть хорошо финансируемым ученым-исследователем, чтобы экспериментировать с созданием новых аэрогелей. Хотите сделать аэрогель своими руками? Хотя это можно сделать дома, лучше всего это сделать в лаборатории, где есть все необходимые материалы, включая автоклав для сверхкритической сушки аэрогеля. (Если вы чувствуете себя очень продуктивно, вот инструкции о том, как сделать свою собственную сушилку сверхкритического давления.) Спросите в местном университете или колледже; скорее всего, если вы скажете им, что у вас есть рецепт, с которым вы хотите работать, они могут позволить вам использовать свое оборудование [источник: Hunt and Ayers, Making; Aerogel.org, Сборка].

Несколько веб-сайтов предоставляют инструкции по изготовлению аэрогелей, в том числе aerogel.org и этот сайт Калифорнийского университета. Независимо от того, где вы делаете аэрогель, необходимо соблюдать меры предосторожности. Наденьте защитные очки, перчатки (лучше всего перчатки для мытья посуды), длинные брюки, обувь с закрытыми носками и малярную маску, чтобы защитить себя от вредных паров и легковоспламеняющихся материалов. [источник: Штайнер, Как сделать; Hunt and Ayers, Making]

Аэрогели — есть ли что-нибудь, на что они не способны? Надеюсь, в ближайшем будущем публика будет с ними на «ты». Для получения дополнительной информации об аэрогелях и смежных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

Много дополнительной информации

Связанные статьи HowStuffWorks

Аэрогели в помощь
Самодельный аэрогель
Опасна ли изоляция?

Другие полезные ссылки

Aerogel.org
Аэрогель: «Сетка для бабочек» Stardust
Аэрогели Aspen
Изготовление аэрогелей из кремнезема

9024 6 Источники

Aerogel.org. «Построить сверхкритическую сушилку». (13 июля 2010 г.) http://www.aerogel.org/?cat=33
Aerogel.org. «Аэрогели оксидов металлов». (14 июля 2010 г.) http://www.aerogel.org/?cat=44
Aerogel. org. «Органические и углеродные аэрогели». (13 июля 2010 г.) http://www.aerogel.org/?p=71
Aerogel.org. «Силикатный аэрогель». (13 июля 2010 г.) http://www.aerogel.org/?p=16
Aerogel.org. «Сильные и гибкие аэрогели». (13 июля 2010 г.) http://www.aerogel.org/?p=1058
Aerogel.org. «Сверхкритическая сушка». (13 июля 2010 г.) http://www.aerogel.org/?p=345
Aerogel.org. «Современная история аэрогеля». (13 июля 2010 г.) http://www.aerogel.org/?cat=46
Аэрогели Аспен. «Новый колпачок Spaceloft® Insul-Cap™ от Aspen Aerogels повышает тепловую эффективность каркаса стен». 18 сентября 2007 г. (13 июля 2010 г.) http://news.thomasnet.com/fullstory/Aerogel-Insulation-Product-is-based-on-nanotechnology-804777
Aspen Aerogels. «Тепловые свойства.» (13 июля 2010 г.). http://www.aerogel.com/features/termal.html
Айерс, Майкл. «Загадочное открытие нашего любимого материала». Первые дни аэрогеля . Май 2000 г. (13 июля 2010 г.) http://www. aerogel.org/?p=416
Айерс, Майкл. «Пионер: Сэмюэл Кистлер». Май 2000 г. (13 июля 2010 г.) http://eetd.lbl.gov/ECS/Aerogels/kistler-elevated.html
Бриджес, Эндрю. «Аэрогель: сеть бабочек Stardust». 19 февраля 2000 г. (14 июля 2010 г.) http://www.space.com/businesstechnology/technology/stardust_aerogel_000219.html
Cabot Corporation. «Наногель-Аэрогель: создание того, что имеет значение». (14 июля 2010 г.) http://www.cabot-corp.com/Aerogel
Хант, Арлон и Майкл Эйерс. «История кремнеземных аэрогелей». (13 июля 2010 г.) http://eetd.lbl.gov/ecs/aerogels/aerogels.htm
Хант, Арлон и Майкл Айерс. «Создание кремнеземных аэрогелей». (13 июля 2010 г.) http://eetd.lbl.gov/ECS/aerogels/sa-making.html
Левентис, Николас. «Разработаны механически прочные, легкие пористые материалы (X-Aerogels)». Исследовательский центр Гленна НАСА. 20 июля 2005 г. (13 июля 2010 г.) http://www.grc.nasa.gov/WWW/RT/2004/RM/RM11P-leventis.html
Лаборатория реактивного движения НАСА. «Аэрогель». 31 марта 2005 г. (13 июля 2010 г.) http://stardust.jpl.nasa.gov/tech/aerogel.html
Лаборатория реактивного движения НАСА. «Часто задаваемые вопросы: часто задаваемые вопросы и факты Gee Whiz». 29 сентября 2005 г. (13 июля 2010 г.) http://stardust.jpl.nasa.gov/overview/faq.html#aerogel
Лаборатория реактивного движения НАСА. «Книга рекордов Гиннеса назвала аэрогель JPL самым легким твердым телом в мире». 7 мая 2002 г. (13 июля 2010 г.) http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=8270
Штайнер, Стивен. «Как сделать кремнеземный аэрогель: Часть 1». Октябрь 2009 г. (14 июля 2010 г.) http://www.aerogel.org/wp-content/uploads/2009/10/how_to_make_silica_aerogel_part_1_64_kbps.mp3
Штайнер, Стивен. «Формирование аэрогеля в невесомости: исследование образования аэрогеля в невесомости». (13 июля 2010 г.). http://homepages.cae.wisc.edu/~aerogel/aboutaerogel.html
Рэй, Рэйчел. «Аэрогель: новая экологически чистая изоляция». Re-nest: обильный дизайн для зеленых домов.