Wetenskaplikes het 'n natuur-geïnspireerde ontwerp koolstof buis aerogel termiese isolerende materiaal gebaseer op die mikrostruktuur van ysbeerhare. Hierdie liggewig, hoogs-elastiese en doeltreffender hitte-isolator open nuwe weë vir energiedoeltreffende gebou-isolasie
Ysbeer hare help die dier om hitteverlies in koue en vogtige klimaatstoestande in die ysige Arktiese sirkel te voorkom. Ysbeerhare is natuurlik hol anders as menslike hare of ander soogdiere. Elke haarstring het 'n lang, silindriese kern wat deur sy middel loop. Dit is hierdie vorm en spasiëring van die holtes wat ysbeerhare die duidelike wit rok gee. Hierdie holtes het 'n menigte eienskappe soos uitsonderlike hitte-hou, waterweerstand, elastisiteit, ens. wat hulle 'n baie goeie termiese isolator materiaal maak. Die hol middels beperk beweging van hitte terwyl dit ontwerp-gewys elke draad uiters liggewig maak. Ook die nie-benatbare aard van ysbeerhare hou die dier warm wanneer hulle in temperature onder nul en ook onder vogtige toestande swem. Ysbeerhare is dus 'n baie goeie model vir die ontwerp van sintetiese materiale wat doeltreffende isolasie teen hitte kan bied, net soos wat ysbeerhare dit natuurlik doen.
In 'n nuwe studie gepubliseer op 6 Junie in Chem, het wetenskaplikes 'n nuwe isolator ontwikkel wat inspirasie neem uit en die mikrostruktuur van individuele ysbeerhare naboots en dus al sy unieke eienskappe verkry. Hulle het miljoene superelastiese, liggewig uitgeholde koolstofbuise vervaardig, elk so groot soos 'n enkele haarstring en dit in 'n aerogelblok gewikkel. Die ontwerpproses het eers begin met die maak van kabelhidrogel van tellurium (Te) nanodrade as 'n sjabloon wat met 'n koolstofdop bedek is. Toe het hulle 'n koolstofbuis-aerogel (CTA) van hierdie hidrogel vervaardig deur dit eers te droog en dit daarna in 'n argon-inerte atmosfeer by 900 °C te kalsineer om Te-nano-drade te verwyder. Hierdie unieke ontwerp maak CTA 'n uitstekende termiese isolator en ook super-elasties van aard, aangesien dit terugspring teen 'n spoed van 1434 mm/s. Dit is die vinnigste ooit in vergelyking met alle konvensionele elastiese materiale. Skrywers wys daarop dat dit selfs meer elasties is as ysbeerhare.
As gevolg van die hol struktuur van koolstofbuise, vertoon die materiaal uitstekende termiese geleidingsvermoë wat laer is as dié van droë lug as gevolg van die materiaal se binnedeursnee wat minder is as die vrye pad van lug. Die materiaal het lang lewe getoon deur sy termiese geleidingsvermoë te behou nadat dit vir 3 maande by kamertemperatuur met 56% relatiewe humiditeit gestoor is. Die GTA is liggewig met digtheid van 8 kg/m3; ligter as die meeste beskikbare termiese isolatormateriaal. Dit word nie deur water beïnvloed nie, aangesien dit nie-benatbaar is nie. Die meganiese struktuur van die GTA word ook gehandhaaf selfs na talle kompresvrystellingsiklusse by verskillende stamme.
Die huidige studie beskryf 'n nuwe koolstofbuis-aerogel – geïnspireer deur ysbeerhare se holbuisontwerp – wat as 'n uitstekende termiese isolator dien. In vergelyking met ander aerogel-isolasiemateriaal wat beskikbaar is, is hierdie ysbeer-geïnspireerde holbuis-ontwerp lig in gewig, meer bestand teen hittevloei, waterdig en word nie oor sy leeftyd afgebreek nie.
Verbeterde en meer doeltreffende termiese isolasiestelsels hou belofte in vir die behoud van primêre energieverbruik. energie is nou 'n tekort aan terwyl energie koste neem toe. Een van die maniere om energie te bespaar is om termiese isolasie van te verbeter geboue. Aerogels toon reeds groot belofte vir 'n wye verskeidenheid van sulke toepassings. Hierdie studie bied weë om hoë werkverrigting materiaal te ontwerp wat liggewig, superelasties en termies isolerend is vir toepassings in geboue, lugvaartindustrie veral in uiterste omgewings. As gevolg van sy uiterste rekvermoë, word sy aantrekkingskrag verbeter vir verskeie toepassings.
***
{Jy kan die oorspronklike navorsingsartikel lees deur die DOI-skakel wat hieronder gegee word in die lys van aangehaalde bronne te klik}
Bronne)
Zhan, H et al. 2019. Biomimetiese koolstofbuis-aerogel maak super-elastisiteit en termiese isolasie moontlik. Chem. http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2019.04.025
