Η βασική διαφορά μεταξύ airgel και xerogel είναι ότι τα αερογέλη σχηματίζονται όταν το υγρό από το πήκτωμα εκχυλίζεται σε υπερκρίσιμη κατάσταση, ενώ το xerogel σχηματίζεται όταν το υγρό από το gel εξατμίζεται σε θερμοκρασία δωματίου.
Τα νανοπροσροφητικά με βάση γέλη μπορούν να ταξινομηθούν ευρέως σε αερογέλη, υδρογέλη και ξηρογέλη. Μπορούμε να περιγράψουμε τα αερογέλη και τα ξηρογέλη ως αποξηραμένα πηκτώματα που μπορούν να διατηρήσουν την πορώδη υφή τους μετά τη διαδικασία ξήρανσης. Αυτή η συγκράτηση μπορεί να είναι είτε πλήρης είτε μερική. Αυτά τα πορώδη πηκτώματα έχουν ελκυστικές ιδιότητες που προκύπτουν από την εξαιρετική ευελιξία της επεξεργασίας sol-gel. Μπορούμε να το συνδυάσουμε με διάφορες τεχνικές ξήρανσης, οι οποίες μπορούν να οδηγήσουν σε αεροτζέλες ή ξηρογέλη.
Τι είναι το Aerogel;
Το
Αερογέλη μπορεί να οριστεί ως ένα στερεό που σχηματίζεται από ένα πήκτωμα με ξήρανση σε υπερκρίσιμη κατάσταση. Η διαδικασία ξήρανσης σε αερογέλες μπορεί να περιγραφεί ως ξήρανση με κατάψυξη, υπερκρίσιμη ξήρανση ή ξήρανση υπό πίεση περιβάλλοντος. Το Airgel είναι ένα ελαφρύ υλικό και έχει μεγάλη επιφάνεια που κυμαίνεται μεταξύ 200 – 1000 m2/g. Έχει πολλές σημαντικές ιδιότητες όπως:
- Μεγάλη ποσότητα ελεγχόμενης κατανομής μεγέθους πόρων
- Υψηλή αγωγιμότητα
- Διαφάνεια
- Μια χαμηλή πυκνότητα
- Ευελιξία
- Χαμηλή διηλεκτρική σταθερά
- Υψηλή μηχανική αντοχή
Εικόνα 01: Ένα φιαλίδιο Aerogel
Αυτές οι ιδιότητες καθιστούν το airgel ισχυρό υποψήφιο για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως η προσρόφηση ρύπων νερού. Συγκριτικά, αυτός ο τύπος γέλης παρουσιάζει μεγάλη επιφάνεια και πορώδες μαζί με μεγάλο όγκο πόρων. Υπάρχουν διάφοροι τύποι αεροπηκτών, συμπεριλαμβανομένων των αερογελών με βάση το γραφένιο, των αεροπηκτών με βάση το πυρίτιο, των αεροπηκτωμάτων με βάση τον ζεόλιθο κ.λπ. Αυτά είναι τα πιο κοινά παραδείγματα αεροπηκτών. Επιπλέον, αυτά τα αερογέλη μπορούν εύκολα να τροποποιηθούν και να λειτουργήσουν ώστε να βελτιωθεί η επιλεκτική προσρόφηση μέσω ηλεκτροστατικής αλληλεπίδρασης.
Τι είναι το Xerogel;
Το Xerogel είναι μια στερεή μορφή τζελ που λαμβάνεται με ξήρανση με ανεμπόδιστη συρρίκνωση. Η διαδικασία ξήρανσης των ξηρογέλης περιλαμβάνει εξάτμιση διαλύτη υπό τυπικές συνθήκες χρησιμοποιώντας συμβατικές μεθόδους. Τα Xerogels είναι μεσοπορώδη υλικά με υψηλή θερμική σταθερότητα. Οι πιο σημαντικές ιδιότητες του xerogel είναι οι εξής:
- Μη τοξικό
- Οικονομικό
- Βιοσυμβατό
- Υψηλή επιφάνεια
- Υψηλό πορώδες
- Μπορεί εύκολα να τροποποιηθεί
Τα πιο κοινά παραδείγματα ξηρογέλης είναι τα ξηρογέλη με βάση τον άνθρακα και τα αερογέλη με βάση το πυρίτιο. Αυτές είναι κυρίως μελέτες για τον καθαρισμό του νερού.
Εικόνα 02: Πορώδης Ξερογέλη
Όταν εξετάζεται η διαδικασία ξήρανσης, η αλκογέλη ή η υδρογέλη που λαμβάνεται από άλλη διεργασία μετατρέπεται σε ξηρογέλη. Σε αυτή τη διαδικασία, ο όγκος μειώνεται κατά ποσότητα ίση με τον όγκο του υγρού που χάνεται από την εξάτμιση. Επιπλέον, η συρρίκνωση της γέλης συμβαίνει λόγω των τριχοειδών δυνάμεων που ασκούνται από το υγρό πλήρωσης των πόρων στο τοίχωμα των πόρων. Αυτό είναι το στάδιο όπου συμβαίνουν οι μεγαλύτερες αλλαγές στον όγκο, το βάρος, την πυκνότητα και τη δομή. Στη συνέχεια, η συρρίκνωση μπορεί να σταματήσει επειδή το αποξηραμένο δίκτυο γέλης έχει φτάσει σε κάποια σημαντική ακαμψία.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Airgel και Xerogel;
Η βασική διαφορά μεταξύ airgel και xerogel είναι ότι τα αερογέλη σχηματίζονται όταν το υγρό από το πήκτωμα εκχυλίζεται σε υπερκρίσιμη κατάσταση, ενώ το xerogel σχηματίζεται όταν το υγρό από το gel εξατμίζεται σε θερμοκρασία δωματίου. Επιπλέον, το airgel έχει συγκριτικά μεγαλύτερη επιφάνεια από το xerogel.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τις διαφορές μεταξύ airgel και xerogel σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Airgel vs Xerogel
Αερογέλη και ξηρογέλη είναι σημαντικοί τύποι στερεών υλικών γέλης. Η βασική διαφορά μεταξύ airgel και xerogel είναι ότι τα αερογέλη σχηματίζονται όταν το υγρό από το πήκτωμα εκχυλίζεται σε υπερκρίσιμη κατάσταση, ενώ το xerogel σχηματίζεται όταν το υγρό από το gel εξατμίζεται σε θερμοκρασία δωματίου.
