АЭРОГЕ́ЛИ
-
Рубрика: Химия
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
АЭРОГЕ́ЛИ (от аэро… и гели), высокопористые материалы, получаемые из гелей $\ce{SiO_2, Li_2O, MgO, Al_2O_3, TiO_2, Fe_3O_4}$, оксидов др. металлов, а также смешанных оксидов. А. образуются в золь-гель процессе, который включает: гидролиз исходных веществ, образование золя, объединение частиц золя в агрегаты, формирующие непрерывную сетку – гель. Нагреванием геля в автоклаве выше критич. точки удаляют маточный раствор (водно-спиртовой) и получают прозрачный, слегка опалесцирующий твёрдый материал, построенный из связанных между собой микрочастиц, в виде трёхмерной сетки, поры которой заполнены воздухом. Синтезируют А. с разл. пористостью (до 99%). Наиболее распространён А. силикагеля, получаемый гидролизом алкоксисиланов (тетраэтокси- и тетраметоксисилана).
А. характеризуются малыми размерами пор, развитой удельной поверхностью, низкими значениями плотности (от неск. сотых долей до 1 г/см3), тепло- и электропроводности; ряд А. – высокими значениями прозрачности и прочности; некоторые А. проявляют фотолюминесцентные свойства. Методами малоуглового рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов установлено, что структура А. представляет собой совокупность фрактальных кластеров с массовой фрактальной размерностью 2,1–2,4. Фрактальные кластеры состоят из частиц с радиусом от долей до 100 нм. Плотность А. совпадает со ср. плотностью фрактальных кластеров, выступающих в качестве строительных блоков объёмного материала. Фрактальной является и поверхность пор аэрогелей, причём фрактальная размерность поверхности может достигать предельного значения (чуть меньше 3). Фрактальное строение А. определяет их уникальные оптич., акустич. и механич. свойства; напр., в акустич. спектре А. наблюдается т. н. фрактонная полоса, обусловленная внутр. колебаниями фрактальных агрегатов.
А. используют для тепло- и электроизоляции, как сорбенты и носители катализаторов, фильтры, резервуары для хранения горючих жидкостей (в т. ч. компонентов ракетного топлива), элементы акустич. и оптич. устройств, в черенковских счётчиках и солнечных батареях, для выращивания фотолюминесцентных кристаллов кремния и др.