پکیج های آموزشیبهترین ها برای شما

آئروژل گرافن – سبک ترین جامد بر روی کره زمین The lightest solid on Earth

 آئروژل گرافن سبک ترین جامد

The lightest solid on Earth

آئروژل گرافن – سبک ترین جامد بر روی کره زمین

[box type=”shadow” align=”alignright” ] این ماده بسیار سبک است، گفته شده این ماده می تواند روی یک گل قاصدک بایستد بدون آنکه حتی باعث تغییر شکل برگ های آن شود. مهندسین مواد به یافته های بیشتری در مورد این ماده شگفت آور عصر مدرن دست یافته اند.[/box]

[box type=”success” width=”1024″ ] ترجمه از گروه ترجمه ایران مواد

حرفه ای ترین تیم ترجمه مهندسی مواد کشور

www.iran-mavad.com/trans

[/box]

آئروژل گرافن خیلی سبک است، گفته شده این ماده می تواند روی یک گل قاصدک بایستد بدون آنکه حتی باعث تغییر شکل برگ های آن شود. مهندسین مواد به یافته های بیشتری در مورد این ماده شگفت آور عصر مدرن دست یافته اند.

این ماده در یک آزمایشگاه در دانشگاه Zhejiang چین ابداع شده و به قدری سبک می باشد که می تواند روی یک گل نازک قرار گرفته و حتی باعث تغییر شکل آن نیز نشود. این ماده اسفنجی شکل دارای وزن حجمی g/m3 160 می باشد که 5/7 برابر سبک تر از هوا، کمی سبک تر از هلیم و دقیقاً دوبرابر چگالی هیدروژن می باشد.

آئروژل یک ماده مصنوعی خیلی سبک و متخلخل مشتق شده از ژل است که در آن جزء مایع ژل با یک گاز جایگزین گردیده است. نتیجه آن یک جسم جامد با چگالی و رسانش گرمایی به شدت پایین می باشد. آئروژل در سال 1931 توسط دانشمند آمریکایی Steven Kistler کشف شد، او از سیلیس برای تولید آئروژل استفاده کرده و آن را به نام “دود منجمد” نامگذاری کرد. اما در سال 2011 با اختراع آئروژل نیکل با چگالی g/m3 900 به حوزه مواد بازگشت.

Gao Chao از دانشگاه Zhejiang مواد گرافن ماکروسکوپی مانند الیاف گرافن تک بعدی و لایه های گرافن دو بعدی را ابداع کرده است. اینبار او تصمیم گرفت یک ماده سه بعدی متخلخل از گرافن بسازد تا رکورد شکنی نماید.

یکی از پژوهشگران این گروه به نام Sun Haiyan در این بار گفت : “این ماده تا حدودی شبیه به سازه های بزرگ مانند ورزشگاه های عظیم است که دارای میله های فولادی به عنوان تقویت کننده و نوارهای استحکام بالا به عنوان دیواره می باشد تا اینکه هم سبکی و هم استحکام لازم ایجاد شود. در اینجا نانولوله های کربنی به عنوان تقویت کننده و گرافن به عنوان دیواره است”.

این (تصویر) یک تکه آئروژل گرافن است که رسماً سبک ترین ماده جامد در جهان می باشد.

اصل بنیادین در ساخت آئروژل گرافن ها، حذف حلال ژل و حفظ یکپارچگی ماده منجمد شده است. در گذشته دانشمندان از روش “سل ژل” و از روش “الگوی جهت دار” استفاده کردند. با روش سل ژل می توان آئروژل هایی در مقیاس وسیع تولید کرد، اما کنترل پذیری کمی دارد. اما با روش دوم می توان ساختارهایی منظم تر تولید کرد.

اما تیم پروفسور Chao روش جدیدی را کشف کرده اند که “خشک کردن انجمادی” نام دارد. در این روش آنها اساساً محلول های نانولوله های کربنی را به طور انجمادی خشک کرده و آن را با میزان زیادی از اکسید گرافن مخلوط نمودند. سپس اکسیژن باقیمانده به صورت شیمیایی حذف گردید.

او ادامه داد : “بدون نیاز به الگو، ابعاد ماده فقط به ظرف آن بستگی دارد. یعنی ظرف بزرگتر به تولید آئروژل گرافن بزرگتر کمک می نماید حتی تا چندین هزار سانتی متر مکعب یا بزرگتر”.

گمان می رود خواص آئروژل گرافن خیلی الاستیک تر از نمونه های قبلی باشد. به طور سنتی تصور می شود این مواد خیلی ظریف و بدون هیچ گونه الاستیسیته باشند که باعث می شود به راحتی آسیب ببینند. اما گفته شده آئروژل گرافن وقتی فشرده شود، به حالت اول باز می گردد.

گفته شده است این ماده به همان نسبت که سبک است، جاذب ویژه نفت می باشد و مطابق گزارشات تا 900 برابر وزن خودش در نفت، جاذب نفت است.
Chao می گوید: “شاید وقتی که لکه های نفتی اتفاق می افتد، بتوانیم این مواد را در سطح دریا پراکنده ساخته و به سرعت نفت را جذب کنیم. به دلیل خاصیت الاستیسیته اش، هم نفت جذب شده و هم آئروژل قابل بازیابی هستند”.

جدا از این موضوع، ممکن است این آئروژل گرافن به گزینه ای ایده آل برای مواد عایق ذخیره ساز انرژی، حامل کاتالیزوری و کامپوزیت پربازده، تبدیل گردد.
نکته ای که کمی مبهم به نظر می رسد، آن است که ماده ای که سبک تر از هوا و هلیم است، چرا معلق نمی شود؟

[box type=”info” align=”alignright” width=”1124″ ]منبع : materialsforengineering.co.uk

ترجمه : عباس رمضانی [/box]

[divider]

The lightest solid on Earth

It is so light, it’s said that this material can balance on a Dandelion without even deforming the individual seed heads. Engineering Materials finds out more about this modern day marvel.

It was developed in a lab at Zhejiang University in China and it is so light it can be placed on a delicate flower and not even cause any deformation. The sponge-like material weighs just 160g/m3, around 7.5 times less than air, slightly less than helium and it’s just twice the density of hydrogen.

Aerogel is a synthetic porous ultralight material derived from a gel, in which the liquid component of the gel has been replaced with a gas. The result is a solid with extremely low density and low thermal conductivity. Aerogel was discovered in 1931 by US scientist Steven Kistler, who used silicon dioxide to produce it and nicknamed it ‘frozen smoke’. However, in 2011 returned to the material and developed nickel aerogel with a density of 900g/m3.

Gao Chao from the Zhejiang University had been developing macroscopic graphene materials, such as one-dimensional graphene fibres and two-dimensional graphene films. This time he decided to make a 3D porous material out of graphene to break the record.

“It’s somewhat like large space structures such as big stadiums, with steel bars as supports and high strength film as walls to achieve both lightness and strength,” said fellow researcher Sun Haiyan. “Here, carbon nanotubes are supports and graphene is the wall.”

The basic principle of developing aerogel is to remove solvent in the gel and retain the integrity of the solidifying material. In the past, scientists used the sol-gel method and template-oriented method. The former can synthesise aerogel on a large scale, but has poor controllability, while the latter generated ordered structures.

However, Professor Chao’s team explored a new method known as freeze-drying. Here, they basically freeze-dried solutions of carbon nanotubes and combined it with a large amounts of graphene oxide. Residual oxygen was then removed chemically.

“With no need for templates, its size only depends on that of the container,” he explained. “Bigger container can help produce the aerogel in bigger size, even to thousands of cubic centimetres or larger.”

The properties of the graphene aerogel are thought to be much more elastic than previous attempts. Traditionally the material is known for being incredibly delicate, with no elasticity making it easy to damage. However, the graphene aerogel is said to bounce back when compressed.

As well as being light, the material is said to be particularly good at oil-absorption, reportedly 900 times its own weight in oil.

“Maybe one day when oil spill occurs, we can scatter them on the sea to absorb the oil quickly,” said Chao. “Due to its elasticity, both the oil absorbed and the aerogel can be recycled.”

Apart from that, the aerogel may also be made into ideal phase change energy storage insulation material, catalytic carrier or efficient composite.
The question that might puzzle some is that if the material is lighter than air, and helium, why doesn’t it float?

زکات علم نشر آن است. حضرت علی (ع)

شما نیز می توانید مستندات علمی اعم از مقاله ، فیلم ، گزارش ، تحقیق و پژوهش ، کتاب الکترونیک خود را برای ما ارسال کنید تا با ذکر نام شریفتان از وبسایت ایران مواد منتشر گردد .

فایل خود را ارسال کنید

دیدگاه کاربران ۰دیدگاه

دیدگاه خود را بنویسید