ساخت آئروژل سیلیس

آئروژل ها انواع گوناگونی دارند که مهمترین آنها بر پایه سیلیسیم ساخته می شود که سبکترین آئروژل ها رو تشکیل می دهند.

آئروژل هایی بر پایه کربن نیز وجود دارند که البته عملاً آئروژل نیستند و بر خلاف سایر آئروژل ها خلل و فرج آنها در سطح مولکولی است. هر چند که این تفاوت ساختاری ویژگی متفاوتی هم به آنها داده و رسانا بودن بعضی از انواع آئروژل های کربنی است که به دلیل مساحت سطحی زیاد بهترین خازن ها رو بوجود می آورند.

روش تولید سیلیکا آئروژل:

تهیه یک سوسپانسیون کلوئیدی از ذرات جامده که به «سُل» معروف است. این مرحله با تهیه سیلیکای کلوئیدی انجام می شود. برای اینکار معمولاً از الکل مایع (معمولاً اتانول) استفاده میکنند که با یکی از انواع «آلکوکسید سیلیسیوم» (برای مثال «تترامتیل اورتوسیلیکات» یا «تترااتیل اورتوسیلیکات») مخلوط شده. واکنش هیدرولیز بین این دو موجب تولید «سُل» خواهد شد. اکسید معلق وارد مرحله تراکم شده و پل های Si-O-Si یا Si-OH-Si را بوجود می آورد و به این ترتیب ساختاری پلیمری شکل خواهد گرفت. پس از پایان واکنش قابلیت روان شدن الکل از بین رفته و «ژل» بوجود خواهد آمد. به هر حال به دلیل کند بودن این واکنش معمولاً از کاتالیزور اسید یا باز استفاده می کنند که از این میان کاتالیزور های بازی تمایل به تولید آئروژل های شفافتر و کم چروک تر دارند.

حالا باید مایع داخل خلل و فرج های ژل رو خارج کرد تا به آئروژل رسید. اگر ژل به حال خود رها شود تا زمان خشک شدن، چروکیده و جمع خواهد شد. برای تهیه آئروژل های مرغوب و با کیفیت از گرما و تنظیم فشار استفاده می شود. بدین ترتیب که ژل را گرم می کنند و در فشار بالا قرار می دهند تا به بالاتر از «نقطه بحرانی» حلال برسند سپس ناگهان فشار را پایین آورده تا مایع داخل آن تبخیر شود. به دلیل نقطه بحرانی بالای اتانول استفاده از این روش گرمای زیادی را می طلبد که این می تواند به آئروژل آسیب برساند. بنابراین ابتدا باید مایع داخل ژل را با مایع دیگری جایگزین کرد. بهترین مایع برای اینکار استون می باشد که مخلوطی مناسب برای تبخیر با اتانول تشکیل میدهد. سپس آن را داخل دی اکسید کربن مایع قرار میدهند و پس از اینکه کربن دی اکسید را به بالای نقطه بحرانی رساندند، ناگهان فشار را بر میدارند تا تبخیر انجام شود.