مادة صلبة بخفّة الدخان

هل بإمكانك أن تحمل شيئًا صلبًا يعادل مساحة سطحه 250 مترًا مربعًا دون أدنى عناء؟ سيكون هذا ممكنًا إذا كنت سوبرمان مثلًا، أو إذا كانت هذه المادة الصلبة هي الآيروجيل، فما هي هذه المادة؟

هيّأ فريق من جامعة يونيون لصناعة الآيروجيل aerogels (الدخان المجمَّد) الذي قد يُحسن بعض آلاتنا المفضلة بما في ذلك السيارات.

قد يبدو المصطلح غريبًا! فما هو الآيروجيل aerogels؟

هو مادة فائقة الخفّة ذات تركيب مسامي مستمدَّة من الجل "المواد الهلامية"، يُستبدَل السائل في المادة الهلامية (الجل) بغاز ويكون الناتج مادة صلبة ذات كثافة وناقلية حرارية منخفضة جدًّا.

تقول دكتورة الهندسة الميكانيكية آن آندرسون: "عندما تمسك الآيروجيل تشعر بأنّك لا تحمل شيئًا، كأنه دخان متجمّد، يتكون من 95% إلى 75% هواء "بتركيبة نانو مسامية، صلبة ذات كثافة منخفضة جدًّا، ويُصنَّع الآيروجيل من إزالة المذيبات من الجل الرطب".

استخدامات الأيروجيل:

يُستخدَم في العزل الحراري (كما في مركبة المريخ) وعلى النوافذ أو الألبسة وحساسات الأحوال الجوية القاسية.

وتَدرُس أندرسون احتمالية تسويق طريقة صنع الآيروجيل بالتعاون مع براد برونو دكتور مشارك بالهندسة الميكانيكية وماري كارول دكتورة بالكيمياء وآخرين.

طريقة الصنع:

تتجمع المواد الكيميائية جميعًا تحت ضغط عالٍ في عمليات الاستخراج السريعة فوق الحرجة (RSCE)، فيخضع الجل الناتج للتنشيف بإزالة المذيبات (القسم الرطب).

يُصنَّع الآيروجيل المتبقي (الجل الجاف) في ساعات، خلافًا لما تستغرقه الطرق الأخرى من أيام وساعات.  

تقول أندرسون أن عمليات الاستخراج السريعة (RSCE) أرخص بسبع مرات تقريبًا وتحتاج ساعة واحدة فقط من العمل مقارنة مع 8 ساعات للطرق الأخرى.

إن الأيرولوجيل المحفّز ثلاثي الأوجه يُعزِّز التفاعلات الكيميائية التي تحوّل الملوثات الرئيسية الثلاثة في السيارات (الهيدروكربونات العادمة غير المحروقة وأكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون)، إلى ماء ونيتروجين وثاني أكسيد كربون أقل ضررًا، وبما أن للآيروجيل مساحات سطح مرتفعة للغاية وخصائص حرارية جيدة، فإننا نعتقد أنها يمكن أن تحل محل المعادن الثمينة، مثل البلاتين، المستخدمة في المحولات المحفزة الحالية.

وبالفعل فإن سطح 0.5 جرام من الآيروجيل يعادل 250 مترًا مربعًا.

"وهذه مساحة واسعة جدًّا لتتفاعل الغازات معها والتي تعد فعّالة جدًّا في تخفيف التلوث."

المصدر:

هنا