АЭРОГЕ́ЛИ

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.