ﺑﻠﻨﮑﺘﻬﺎی آﯾﺮوژل دارای ﺣﻔﺮات ﺑﯿﺴﺖ اﻟﯽ ﺳﯽ ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮی ﺑﻮده و ﻣﺴﺎﺣﺖ وﯾﮋه ﭘﺎﻧﺼﺪ ﻣﺘﺮ ﻣﺮﺑﻊ ﺑﻪ ازای ﻫﺮ ﮔﺮم دارﻧﺪ. ﭼﮕﺎﻟﯽ آﯾﺮوژل ﺳﯿﻠﯿﮑﺎﯾﯽ ﻫﺸﺖ ﺻﺪم و ﺑﻠﻨﮑﺖ آﯾﺮوژل دو ﮔﺮم ﺑﺮ ﺳﺎﻧﺘﯿﻤﺘﺮ ﻣﮑﻌﺐ ﺑﻮده و ﺑﯿﺶ از ﻧﻮد و ﭘﻨﺞ درﺻﺪ ﺗﺨﻠﺨﻞ دارﻧﺪ. ﻫﻮای ﻣﺤﺒﻮس ﺷﺪه در ﺣﻔﺮات ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮی ﻣﺎﻧﻊ از ﻣﮑﺎﻧﯿﺴﻢ اﻧﺘﻘﺎل ﺣﺮارت ﺟﺎﺑﺠﺎﯾﯽ ﺷﺪه و داﻧﺴﯿﺘﻪ ﮐﻢ ﺑﺎ ﺗﺨﻠﺨﻞ ﺑﺎﻻ ﻣﺎﻧﻊ از اﻧﺘﻘﺎل ﺣﺮارت ﻫﺪاﯾﺘﯽ اﺳﺖ. در ﻋﯿﻦ اﻧﻌﻄﺎف، ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﮐﺸﺸﯽ و ﻓﺸﺎری ﺑﻠﻨﮑﺘﻬﺎی آﯾﺮوژل ﺑﺴﯿﺎر ﺑﺎﻻ ﺑﻮده و ﻧﻔﺮات ﺑﺪون ﺗﺨﺮﯾﺐ ﻋﺎﯾﻖ ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﻨﺪ روی آن راه ﺑﺮوﻧﺪ. ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ ﺑﺎز و ﺑﺴﺘﻪ ﮐﺮدن ﻣﺘﻌﺪد ﻋﺎﯾﻖ، ﻧﺼﺐ ﺳﺮﯾﻊ و راﺣﺖ، ﻧﺼﺐ دﻗﯿﻖ روی ﺳﻄﻮح ﻫﻨﺪﺳﯽ ﭘﯿﭽﯿﺪه، ﺣﺠﻢ ده ﺑﺮاﺑﺮ ﻋﺎﯾﻖ ﮐﻤﺘﺮ، ﻧﺒﻮد ﻣﺸﮑﻼت زﯾﺴﺖ ﻣﺤﯿﻄﯽ، ﻃﻮل ﻋﻤﺮ ﭼﻨﺪ ده ﺳﺎﻟﻪ ﻣﻮﺛﺮ، ﻋﺎﯾﻖ ﺻﻮت ﻫﻤﺰﻣﺎن از دﯾﮕﺮ ﺧﻮاص ﺑﻠﻨﮑﺖ آﯾﺮوژل اﺳﺖ.
سطح ویژه بالا
آیروژلها به علت نانوساختار بودن دارای مساحت سطح ویژه بسیار بالایی در حدود 300 الی 1600 متر مربع بر گرم می باشند. عمدتا محصولات تجاری دارای مساحت ویژه 500 الی 750 متر مربع بر گرم مساحت دارند.
ضریب انتقال حرارت
آیروژلهای سیلیکایی با تخلخلهای متوسط 20 الی 30 نانومتری مولکولهای هوا را محبوس کرده و مانع از حرکت آزاد و برخورد مستقیم مولکولها و انتقال حرارت می شوند. متوسط پویش آزاد مولکولی در فشار اتمسفریک حدود 70 نانومتر می باشد و حفرات کمتر از این سبب می شوند مولکولها نتوانند تماس آزاد داشته باشند. همین امر سبب کاهش انتقال حرارت جابجایی به طور محسوس در آیروژلها می شود. افزودن مقادیر مختلف آیروژل به کامپوزیتهای سیمانی سبب می شود تا هوا در حفرات نانومتری آیروئژل وارد کامنپوزیت شده و علاوه بر کاهش دانسیته، ضریب انتقال حرارت نهایی نیز کاهش محسوس می یابد. البته باید توجه داشت در صورتی که مواد ترشونده ای جذب حفرات آیروژل شده و جایگزین هوا شوند، میزان کاهش انتقال حرارت تغییر کرده و افزودن آیروژل از لحاظ حرارتی می تواند کاملا بی اثر شود.
ﺑﺮ اﺳﺎس اﺳﺘﺎﻧﺪارد ASTM C1055 در ﺗﻤﺎس ﺑﺎ ﺳﻄﻮح داغ در ﺻﻨﺎﯾﻊ، ﺑﺎﯾﺪ ﺣﺪاﻗﻞ 5ﺛﺎﻧﯿﻪ زﻣﺎن ﺑﻪ ﻧﻔﺮ داده ﺷﻮد ﺗﺎ ﻣﺘﻮﺟﻪ ﺗﻤﺎس ﺑﺎ ﻣﻨﺒﻊ داغ ﮔﺮدد. ﻋﺎﯾﻖﻫﺎي آﯾﺮوژل ﺑﺎ ﮐﻤﺘﺮﯾﻦ ﺿﺮﯾﺐ اﻧﺘﻘﺎل ﺣﺮارت و ﻧﻔﻮذ ﺣﺮارﺗﯽ ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﻨﺪ اﯾﻦ اﺳﺘﺎﻧﺪارد را ﺑﺎ ﮐﻤﺘﺮﯾﻦ ﺿﺨﺎﻣﺖ ﺣﺎﺻﻞ ﻧﻤﺎﯾﻨﺪ. ﺿﺮﯾﺐ ﻧﻔﻮذ ﺣﺮارت در ﺑﻠﻨﮑﺖ ﻫﺎي آﯾﺮوژل ﺑﻪ ﻗﺪري ﮐﻢ اﺳﺖ ﮐﻪ ﻧﻔﺮ ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﺪ ﺳﻄﺢ ﻋﺎﯾﻖ ﺑﺎ دﻣﺎي ﺣﺪود 100 درﺟﻪ ﺳﻠﺴﯿﻮس را ﻧﯿﺰ ﺑﺮاي ﻣﺪت ﻣﺤﺴﻮﺳﯽ ﻟﻤﺲ ﻧﻤﺎﯾﺪ ﺑﺪون اﯾﻨﮑﻪ دﭼﺎر ﺳﻮﺧﺘﮕﯽ ﮔﺮدد.
آبگریز یا هیدروفوب (به انگلیسی: Hydrophobe) در شیمی و زیستشناسی سلول کاربرد دارد و یک پدیدهٔ فیزیکی در مولکولها است که از آب دوری میکنند
آبگریزی از جمله خصوصیات فیزیکی سطحی یک ماده است. مواد آبگریز به دلیل ناهمواریهای سطحی میکرومتری و نانومتری خود، اجازه پخش شدن یا جذب شدن آب روی سطح را نمیدهند و از این رو موجب قطرهای شدن آب و سر خوردن آن میشوند.
مولکولهای آبگریز غیرقطبی هستند و به همین خاطر تمایل به دیگر مولکولها و حلالهای غیرقطبی دارند. این مولکولهای آبگریز در درون آب به هم پیوسته و تشکیل میسل میدهند. متقابلاً آب بر روی سطوح آبگریز زاویهتماس بسیار بزرگی به خود میگیرد و بهشکل قطرههای کروی درمیآید. مثالهایی از مولکول آبگریز شامل نفت، آلکنها، روغن و چربی میشوند. از مواد آبگریز در صنعت به عنوان شوینده چربی (درکنار مواد چربیگریز)، جداکنندههای نفت از آب و برای زدودن ذرات غیرقطبی از سطوح قطبی استفاده میشود.
طبق اصول ترمودینامیک، ذرات به سطوح پایینتر انرژی تمایل دارند. آب یک مولکول قطبی است و از خصلتهای شگرف آن این است که توانایی ایجاد پیوند هیدروژنی دارد. اما مولکولهای آبگریز بعلت غیرقطبی بودن ونبود ویژگی تشکیل پیوند هیدروژنی نمیتوانند با مولکولهای آب پیوندی ایجاد کنند. (مثل پیوندهای C_H غیرقطبی زنجیرهای هیدروکربنیِ اسیدهای چرب) در نتیجه از هم دور شده تا جایی که مولکولهای آب با هم پیوند نسبتاً قوی هیدروژنی ایجاد میکنند، سطوح برخورد بین دو نوع مولکول به کمینه و حداقل رسیده و پدیده جداشدگی ایجاد میشود.
زاویهٔتماس در مبحث آبگریز-آبدوست به زاویهای گفته میشود که آخرین لبهٔ یک مایع با سطح زیرین خود ایجاد میکند. هر چه این زاویه (در شکل θC) بزرگتر باشد، نسبت آبگریزی بین دو ماده بیشتر است.
هرچه این زاویه بازتر باشد احتمال خیس شدن سطح زیرین کمتر میشود. امروزه بیشتر از گذشته از این پدیده برای ساخت پارچههای ضدآب استفاده میشود.
خاصیت | بازه مقدار | توضیحات |
اندازه ذرات | 2-5 نانومتر | ذرات سازنده دیواره های نانومتری |
اندازه حفرات | 20 الی 30 نانومتر | محصولات صنعتی عمدتا در این بازه |
دانسیته | 0.03 الی 0.3 گرم بر سانتیمتر مکعب | محصولات صنعتی حدود 0.1 گرم بر سانتیمتر مکعب |
آبگریزی | کاملا آبدوست تا کاملا آبگریز | بستگی به نوع گروه عالملی سطحی |
گروه عاملی سطحی | بسیار متنوع | عمدتا هیدروکسیل برای نوع آب دوست و متیل یا اتیل برای نوع آبدوست |
ضریب انتقال حرارت | 0.013 وات بر مترکلوین | برای آیروژل گرانولی خالص در فشار اتمسفریک |
زاویه تماس | 0 -180 درجه | صنعتی عمدتا 130 الی 155 درجه |
سطح ویژه | 300 الی 1600 متر مربع برگرم | صنعتی عمدتا 600 الی 700 |
دمای حفظ آبگریزی | 200 الی 350 درجه سلسیوس | تبدیل به حالت آبدوست در بالاتر از این دما |
ماکزیمم تحمل دمایی | 650 درجه سلسیوس | شروع سینترینگ و منقبض و ذوب شدن آیروژل بالاتر از این دما |
سرعت نفوذ حرارت | 0.07 ~ میلیمتر مربع بر ثانیه | اهمیت بالا در انتقال حرارت غیر پایا |
شفافیت ظاهری | شفاف – نیمه شفاف – مات | بسته به اندازه حفرات و خلوط مواد اولیه و کیفیت ساخت |