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Aerogel

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by

Je Jalp

on 26 May 2014

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Transcript of Aerogel

Alcohol + disolvente liquido ------> Dióxido de silicio
de rápida evaporación (Sol - Gel)

Se realiza un proceso de secado supercritico en donde el alcohol se elimina del gel.
Aerogeles de Sílice
Aerogeles de Alúmina
Aerogeles de Carbón
Aerogeles de Grafeno
Tipos de Aerogel
Son las mas comunes
Absorben la radiación infrarroja, lo que permite la construcción de estructuras donde se requiera el paso de luz pero no de calor.
Aerogeles de Sílice
Compuesto de Oxido de Aluminio
Sirve como catalizador en los procesos de composición de meta dopado y metal Ejm: ( Níquel y alúmina)
Tiene un uso especial en la NASA, donde su función es capturar partículas que viajan en el espacio a hipervelocidades, se usa aerogel dopado de Gadolinio y terbio ya que permiten el estudio de las partículas q recibe ya que en el momento de choque emite una fluorescencia que depende de la velocidad con la que lo recibe
Aerogeles de Alúmina
Síntesis
Jeiner Alexander Parra Riaño
Química I

Aerogel
Que es el Aerogel?
Conocido como Humo helado o humo azul
Solido mas liviano en el mundo
Tiene grandes propiedades aislantes
Tiene una apariencia espumosa y fría al tacto
Pueden estar compuestos por diversos elementos como el Carbono y el Sílice
Orígenes del Aerogel
Los primeros Aerogeles se prepararon en 1931 por Steven Kistler.
Demostró que un gel tenia una red solida u continua del mismo tamaño y forma que un gel húmedo.
Remplazo el liquido de la estructura solida por Aire para que no se craqueara el gel
Durante un primer desarrollo la estructura del aerogel estuvo basada en hilos de sílice y poliuretano entretejidos.
Propiedades
Estructura Solida y Fuerte
Tiene color azul semitransparente por la dispersión Ryleigh.
Son secos, sus propiedades son completamente diferentes al gel.
Son 100 veces menos densos que el vidrio ya que se constituye del 99% de aire.
Densidad = 0.003g/cm3
Hidrofilicos e hidrofobicos
Gran aislante Térmico (Tf- 3000 °C ) , Acústico (100m/s) y eléctrico.
A extremadas presiones se deforman
Bajo índice de Refracción
Tension superficial alta
Quimicamente inerte
Estructura Molecular
La estructura esta constituida por cordones o fibras microscópicas entre si formando una red continua
Estructura entrecruzada (amorfa)
Estructura dendrítica
Las partículas se agrupan en grandes clusters, y miden 2.5 nm
Los clusters forman una red tridimensional que es extremadamente porosa.
Los poros tiene un tamaño inferior a 100nm
Estructura Molecular
Que son los Dendrimeros?
Durante el proceso de Polimerización Sol-Gel, los monomeros que están suspendidos en una solución, reaccionan entre si para formar un sol compuestos por clusters Coloidales.
La macromoléculas se entrelazan para formar un sol-gel casi solido
Son unas estructuras ramificadas en forma de árbol con un peso molecular y tamaños específicos.
Tienden a formar estructuras esféricas bien ordenadas, definidas y particularmente fuertes.
Como se forman?
Secado Supercritico (Proceso)
El CO2 sustituye el alcohol, posteriormente se calienta a la temperatura supercritica del CO2.
A medida que se calienta aumenta la presión, el CO2 empieza a liberarse lentamente del recipiente maniendo la presión ligeramente superior a la presión supercritica del CO2
Cuando disminuye la presión, el alcohol en estado de Vapor se escapa dejando la estructura llena de aire.
Duración ( 12 H a 6 Días)
Aerogeles de Carbón
Son conductores eléctricos dependiendo de su densidad.
Su gran área superficial permite la construcción de Supercondensadores así como de absorbentes.
Absorben el 99.7% de radiación Infrarroja lo que los hace muy eficientes en la trasformación de energía como lo es la Solar
Aerogeles de Grafeno
Aplicaciones en la Industria
"Creemos que el panorama energético del futuro tendrá dos temas principales - la conservación de los recursos existentes, y el desarrollo de otros nuevos - y creemos que el aerogel jugará un papel importante en ambos. "
Pyrogel : Es el material de aislamiento de alta temperatura más eficaz en el mercado industrial, por lo general 2-5 veces más delgado que otros productos de aislamiento utilizados.
Cryogel : Este material de aislamiento criogénico se utiliza en aplicaciones por debajo de la ambiental-temperatura en la industria de procesamiento de petróleo y gas (LNG, LPG, etileno, etc) y los aparatos industriales.
Propiedades
Pyrogel
Cryogel
El Primer terminal de Regasificación de GNL en el Mar.
Floating LNG
Obtención del Petróleo en las arenas del Petróleo.
Energía solar concentrada
El Primer terminal de Regasificación de GNL en el Mar.
La construcción de la primera terminal de regasificación de GNL en el mar del mundo en una plataforma de 180 x 90 m plantea un conjunto de desafíos sin precedentes de construcción. Una logística compleja, áreas sensibles al fuego, y un programa agresivo dejaron Cryogel Z como la solución preferida para el aislamiento de los espacios reducidos alrededor de las válvulas criogénicas y bridas.
Floating LNG
Obtención del Petróleo en las arenas del Petróleo.
La extracción del aceite en las arenas del norte de Alberta, Canadá, requiere un transporte de vapor y bitumen por largas tuberías aisladas a 300°C; este aislamento lo hace muy peligroso y costoso debido a las condiciones en que se encuentran.
El sistema de tuberías pre-asiladas ofrecen una calidad superior, velocidad y costo, pero no son capaces de maneja temperaturas superiores a 150°C
Como solución se implementa el Pyrogel que ofrece un modelo de construcción nuevo para las petroliferas de Canadá.
Se propone poner una planta de licuefacción de gas en un barco GLN flotante o FLNG.
Su montaje consiste en la implementación de uno de los materiales de aislamiento criogenicos mas delgados en la tierra, el Cryogel Z
Proporciona una instalación mas rápida y una mejor protección contra el fuego, siendo así una nueva posibilidad para alimentar el futuro de la industria.
Energía solar concentrada
La energía solar concentrada (CSP) utiliza la energía del sol para calentar líquidos que en última instancia hacen girar una turbina y generar electricidad.
Muchas instalaciones utilizan tanques de almacenamiento para mantener sus fluidos caliente por la noche.
Estos tanques deben estar muy aislados.
Se utiliza Pyrogel por sus propiedades durables y resistentes manteniendo los tanques estables y evitando riesgos laborales.
Conclusiones
El Aerogel Propone una buena alternativa para la seguridad industrial en el mundo, para la construcción de diversos objetos para el uso humano y una buena herramienta para muchas investigaciones que se hacen en la actualidad.
De momento es muy caro, por lo que su uso está restringido a casos excepcionales como un transbordador espacial o equipamiento militar de élite; aunque se está investigando el abaratamiento de su producción.
Su Fragilidad, es un material muy delicado sobre todo si se lamina, pero se está investigando en su manipulación a nivel molecular para poder resolver este problema.
Preguntas
¿Que problema existe en la síntesis del aerogel?
¿Cual es el riesgo que se presenta en el secado supercrítico del aerogel?
Gracias
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