에어로겔: 마법의 소재가 지닌 특별한 매력
650도에서 화염 분무기는 계속해서 화염을 분사하지만 특수 코팅된 판지 껍질에는 발화할 수 없습니다. 필름 층으로만 분리된 손은 "구울" 만큼 뜨거운 뜨거운 테이블을 눌렀지만 약간의 따뜻함만 느낄 수 있습니다. 손에 보이지 않는 "보호막"을 형성하여 물이 순간적으로 "팝"할 수 있게 합니다... 이 모든 것은 "과학적 마법" 현상과 같습니다. 이 모든 것은 12개 이상의 기네스 세계 기록을 보유하고 있는 신소재에서 비롯됩니다. 에어로겔.
에어로겔의 경이로움에 대한 보다 직관적인 감각을 제공하기 위해 몇 가지 비교 실험을 해보겠습니다. 먼저 동일한 두께의 에어로겔 소재와 기존 단열재(예: 암면, 규산염 등)를 온도가 650도로 설정된 두 개의 동일한 고온 환경 챔버에 넣습니다. 두 재료 외부의 온도 변화는 동일한 1-시간 동안 열화상 카메라를 사용하여 실시간으로 모니터링되었습니다. 기존 소재의 외부 온도는 급격히 상승하고 얼마 지나지 않아 변형, 연기 등이 발생하는 반면, 에어로겔 소재의 외부 온도는 크게 변하지 않고 항상 낮게 유지되는 것을 볼 수 있습니다. 이는 에어로겔이 기존 재료의 단열 특성을 훨씬 뛰어넘는다는 것을 충분히 보여줍니다.
에어로겔과 일반적인 고체 물질(예: 금속, 목재 등)의 대비를 살펴보세요. 에어로겔 단열재와 같은 부피의 금속 조각을 선택해 따로 무게를 달아보면 금속 블록에 비해 에어로겔의 무게가 훨씬 가벼운 것을 알 수 있는데, 이는 에어로겔의 초경량 특성을 부각시킨다. 그런 다음 200도로 설정된 가열판에 동시에 배치됩니다. 가열 과정에서 온도계를 사용하여 두 물질의 표면 온도가 얼마나 빨리 상승하는지 측정하면 놀라운 결과를 얻을 수 있습니다. 금속 표면의 온도는 급격하게 상승하는 반면 에어로겔 표면의 온도는 매우 느리게 상승하여 에어로겔의 뛰어난 보온 능력을 극명하게 보여주며 에어로겔의 마력을 더욱 깊이 느낄 수 있습니다.
최대 650도의 온도에서 화염 분무기를 쥐고 일반 판지 껍질을 겨냥하면 순간적으로 종이 껍질이 타면서 불꽃이 빠르게 퍼지고 판지 껍질은 약 1분 만에 재로 변합니다. 20초.
그러나 판지 껍질을 투명한 "마법 페인트"(예: 에어로젤 관련 제품)의 얇은 층으로 코팅하고 다시 650도 화염총으로 태웠을 때 상황은 상당히 달랐습니다. 이번에는 판지 껍질에 불이 붙지 않았을 뿐만 아니라 불꽃이 탄 흔적도 거의 보이지 않아 표면에 흰색 알갱이 가루 층만 남았습니다. 종이 뒷면을 만져보면 열기가 전혀 느껴지지 않습니다. 직원에 따르면 650도의 고온 환경에서 3시간 이상 손상 없이 버틸 수 있다고 한다.
이 실험에서는 화염의 열이 판지 껍질을 침범하려고 시도했지만 에어로겔 코팅은 파괴할 수 없는 장벽 역할을 하여 무자비하게 열을 차단했습니다. 판지 껍질은 마치 마술처럼 불꽃으로 안전하게 둘러싸일 수 있는데, 이는 에어로겔의 놀라운 단열 특성을 생생하게 보여줍니다.
두 번째 "마법"은 물과 관련이 있습니다. 한 탱크에는 녹지 않는 "마법의 가루"(에어로겔 입자) 층이 물 위에 단단히 떠 있습니다. 신고인은 가루를 바닥까지 손을 뻗었는데, 손 전체가 물에 흠뻑 젖는 듯한 느낌을 받았습니다. 그런데 손을 잡아보니 물 한 방울도 묻어 있지 않은 것을 보고 깜짝 놀랐습니다. 이후 이 손은 여러 차례 다른 수영장에 들어가거나 직접 물로 씻기도 했으며, 손 전체는 항상 물을 모두 '터뜨릴' 수 있는 눈에 보이지 않는 '보호막'에 싸여 있는 것처럼 보였다.
에어로겔의 이러한 발수성은 특수한 표면 특성 때문입니다. 미세 구조로 인해 물 분자가 달라붙기 어렵고, 대신 연잎 표면의 자정 효과처럼 떨어지는 물방울을 형성합니다.
인간의 손이 화상을 입지 않고 100도 이상의 물체를 만질 수 있다는 것을 믿을 수 있습니까?
세 번째 '마법'은 '열'에 초점을 맞춘다. 찬물이 끓었다가 순간적으로 증발할 수 있는 뜨거운 테이블에 '마법의 필름'(에어로젤 절연지)을 깔아놓은 기자가 초조하게 손을 댔으나 놀랍게도 약간의 온기가 느껴졌다.
기술: 세계 최고의 제조 방법 연구 및 개발
이 놀라운 "마법의 페인트", "마법의 가루" 및 기타 "마법"의 뒤에는 실제로 10개 이상의 기네스 세계 기록이 있으며, 사이언스 매거진은 "세상을 바꿀 수 있는 마법의 재료"라고 칭찬했습니다. 에어로겔.
쿤의 신소재산업 지원 엔지니어는 에어로겔은 현재 세계에 알려진 고체재료 중 가장 가볍고, 보온성과 방화성능도 세계에서 가장 우수한 고체재료라고 기자들에게 말했다.
에어로겔이 그토록 놀라운 이유는 무엇입니까? 엔지니어는 '솜사탕'에 비유해 설명했다.
엔지니어들은 에어로겔과 모래(주로 실리카)의 관계가 마시멜로와 백설탕의 관계와 유사하다는 점에 주목했습니다. 분자 구조에 나노 크기의 구멍이 무수히 존재하고 기공률이 95% 이상으로 단열 및 난연성이 매우 우수합니다. 이러한 나노 크기의 구멍은 미시 세계의 '단열 미로'와 같아서 열이 이동하면서 끊임없이 반사되고 흩어지기 때문에 원활한 전도가 어려워 에어로겔의 열전도율이 극도로 낮고, 진공과 유사한 단열 효과. "마시멜로의 구멍은 육안으로 볼 수 있는 반면, 에어로겔의 구멍은 나노크기로 사람 머리카락 직경보다 1,{2}}배 작습니다."
우수한 특성에도 불구하고 에어로겔은 구하기 어렵습니다.
전통적인 에어로겔 제조에는 "초임계 건조 제조" 방법이 필요하며, 이는 고온 및 고압에서 며칠에 걸쳐 제조되어야 합니다. 이로 인해 높은 장비 투입 비용, 복잡한 공정 흐름, 심각한 오염 배출 등과 같은 많은 문제가 발생하여 생산 비용이 여전히 높게 유지됩니다. 따라서 에어로젤 제품은 항공우주 등 핵심 분야에서 주로 사용된다.
이러한 상황을 고려하여 중국과학원 학자이자 중국 과학기술대학교 교수인 Xie Yi가 이끄는 혁신팀은 수십 년의 끊임없는 노력 끝에 세계 최고의 에어로겔 제조 방법을 독자적으로 개발했습니다. 환경 보호 에어로겔 대기압 건조 방법". 이 방법은 에어로겔의 제조 비용을 크게 절감하고 에어로겔 제품의 산업화를 보다 원활하게 촉진하며 실제로 우리 일상생활에 들어오게 할 수 있습니다.
적용 분야: "방화 코트" 구축
건축 분야에서 에어로겔의 적용은 놀라운 결과를 얻었습니다. 예를 들어, 대형 상업용 건물의 경우 에어로젤 단열재를 사용하지 않을 경우 냉난방을 위한 연간 에너지 소비량이 상당히 크며, 운영비에서 전기비가 차지하는 비중이 상당합니다. 에어로겔 단열재를 개조한 후 엄격한 에너지 소비 모니터링 및 통계를 통해 냉난방의 연간 에너지 소비가 크게 감소하고 해당 전기 소비도 크게 감소하는 것으로 나타났습니다.
에어로젤 단열재를 사용하지 않는 주변의 유사한 상업용 건물에 비해 에너지 소비 수준이 현저히 낮으며 에너지 절감 효과가 뚜렷합니다.
이는 주로 에어로젤 건물 단열 코팅의 탁월한 성능 때문입니다. 40~60mm 일반 단열재의 일정한 온도 효과를 얻으려면 2~5mm의 얇은 코팅만 필요하므로 실내의 에너지 소비를 30% 이상 줄입니다. 이러한 고효율 단열 기능은 건물 소유자의 상당한 운영 비용을 절감할 뿐만 아니라 사회 전체가 에너지 절약 및 배출 감소를 옹호하는 맥락에서 건설 부문의 전체 에너지 소비를 줄이는 데 긍정적인 기여를 합니다.
Zhejiang Runfew New Material Co., Ltd는 이 과정에서 없어서는 안 될 역할을 담당해 왔습니다. 신중하게 개발된 에어로젤 시리즈 제품은 건물 에너지 절약 분야에 계속해서 새로운 활력을 불어넣고 더 많은 건물이 고효율 단열, 에너지 절약 및 소비 감소를 달성하도록 돕고 이 마법의 재료인 에어로젤이 건축 분야에서 더 큰 가치를 발휘하도록 만듭니다.