Els aerogels, amb les seves propietats extraordinàries com la baixa densitat, l’alta porositat i l’excel·lent aïllament tèrmic, han transcendit els límits de la curiositat del laboratori per trobar aplicacions diverses a diverses indústries . Aquest article s’aprofita en les aplicacions àmplies de les aerogels, presenta estudis de casos reals i explora les seves implementacions pràctiques .}}
Content
1. Aplicacions en aïllament tèrmic
2. Aplicacions ambientals
3. Energia - Aplicacions relacionades
4. Aplicacions biomèdiques
1. Aplicacions en aïllament tèrmic
1.1 Edifici i construcció
A la indústria de l’edifici, l’aïllament tèrmic és crucial per a l’eficiència energètica . aerogels, especialment els aerogels de sílice, han sorgit com a joc - canviador . materials d’aïllament tradicionals com la fibra de vidre tenen limitacions en termes de gruix i rendiment tèrmic . a l’aïllament basat en la aïllament, però, pot assolir una resistència termal superior amb molt de més fina amb molt més fina de la resistència a la superfície superior a la més fina a la superfície superior a la més fina a la superfície termal superior, però capes .
Per exemple, en la renovació d’edificis històrics, on la preservació de l’estructura i l’aspecte originals és important, l’aïllament d’Airgel es pot aplicar sense afegir massa excessiu . Un estudi de cas d’un edifici patrimonial en un clima fred va demostrar que l’ús de l’aire La petjada de carboni associada a la calefacció .
La indústria aeroespacial exigeix materials que siguin lleugers i altament aïllants . que s’ajustin perfectament a la factura Dia - Exposició lateral al Sol .
Per exemple, en un recent llançament de satèl·lit, es van utilitzar mantes Airgel per aïllar la secció de càrrega útil . La temperatura interna del satèl·lit es va mantenir dins d’un rang estret, garantint el funcionament adequat dels equips sensibles .} La baixa densitat dels aerogels també va contribuir a reduir el pes global del satèl·lit, que al seu torn reduïa els costos de llançament .}}}}
2. Aplicacions ambientals
2.1 Purificació d'aigua
Els aerogels tenen una superfície elevada i una estructura porosa, cosa que els fa excel·lents adsorbents per a la purificació d’aigua . poden eliminar eficaçment contaminants com ara metalls pesants, contaminants orgànics i fins i tot microplàstics de l’aigua .
En un estudi de cas sobre un riu contaminat en una zona industrial, es va crear una planta de tractament amb aigua de carboni mitjançant aerogels de carboni . Els aerogels van poder adsorbir fins a un 95% dels metalls pesants presents a l'aigua del riu en un temps de contacte curt {{3} Els mètodes de tractament són menys efectius .
2.2 Filtració aèria
A les zones urbanes amb alts nivells de contaminació de l’aire, els aerogels es poden utilitzar per a la filtració d’aire . La seva estructura porosa pot atrapar les partícules fines (PM), els compostos orgànics volàtils (COVs) iAltres contaminants de l’aire ., per exemple, en una ciutat metropolitana ocupada, un sistema de purificació de l’aire en un edifici comercial es va tornar Només va millorar la qualitat de l’aire interior per als ocupants de l’edifici, però també va mostrar el potencial d’aerogels per a aplicacions de purificació d’aire a l’aire lliure, com per exemple en zones propenses a Smog.
3. Energia - Aplicacions relacionades
S’està explorant aerogels per utilitzar -los en tecnologia de bateries per millorar el rendiment . en les bateries iòniques de liti, per exemple, els aerogels de carboni es poden utilitzar com a materials d’elèctrodes . La seva superfície alta proporciona més llocs per a reaccions electroquímiques, que poden augmentar la capacitat de la bateria i la velocitat de càrrega .}
Un estudi de cas en un laboratori de recerca va demostrar que una bateria de liti - iònic amb un elèctrode Airgel de carboni tenia una capacitat del 20% més elevada en comparació amb una bateria tradicional de la mateixa mida . A més, el temps de càrrega es va reduir en un 30% . Això indica que els aerogels podrien jugar un paper important en el desenvolupament de les bateries de la propera generació per a vehicles elèctrics i en port i portàtils. Electronics .
3.2 Emmagatzematge d’energia tèrmica
Els aerogels també es poden utilitzar en sistemes d'emmagatzematge d'energia tèrmica . fase: els materials de canvi (PCMs) sovint s'utilitzen per emmagatzemar energia tèrmica, però el seu rendiment es pot millorarn Combinat amb Aerogels . L'estructura porosa dels aerogels pot encapsular els PCM, millorant la seva conductivitat tèrmica i estabilitat .
En una aplicació d’energia solar, es va provar un sistema d’emmagatzematge d’energia tèrmica que utilitzava un compost Airgel - PCM de sílice . El sistema va poder emmagatzemar i alliberar l’energia tèrmica de manera més eficient, permetent una millor utilització d’energia solar durant períodes de llum solar baixa . Això podria augmentar la fiabilitat i l’eficàcia dels sistemes soltats de solitari, fent -los més viables per a més viables per als sistemes més grans per a els sistemes més grans, fent -los més viables per als sistemes de potencials, fent -los més viables en una fiable per fer més viables en una fiable i eficiència en una fiabilitat i eficàcia de sistemes solitars, fent -los més grans en una fiabilitat i eficàcia de sistemes de potència en una fia Utilitzeu .
4. Aplicacions biomèdiques
4.1 Lliurament de medicaments
L’estructura porosa i la biocompatibilitat dels aerogels els converteixen en candidats prometedors als sistemes de lliurament de fàrmacs . Els porus es poden carregar amb fàrmacs, i la velocitat d’alliberament es pot controlar ajustant les propietats de l’airgel . per exemple va ser capaç d’alliberar lentament el fàrmac durant un període de dies, augmentant l’eficàcia del fàrmac i reduint els efectes secundaris en comparació amb la injecció intravenosa tradicional .
En l'enginyeria de teixits, els aerogels es poden utilitzar com a bastides per al creixement de les cèl·lules . La seva estructura porosa permet infiltració cel·lular i transport de nutrients . un estudi de cas que implicava el creixement del teixit ossi va demostrar que una bastida d'aire basada en sílice proporcionava un entorn adequat per a les cèl·lules osteoblastes per connectar -se, prolifar -se i diferenciar El desenvolupament d’empelts d’os artificials que són més eficaços i biocompatibles que les opcions actuals .
En conclusió, els aerogels tenen una àmplia gamma d'aplicacions a diferents indústries . des de millorar l'eficiència energètica en edificis i naus espacials fins a purificar l'aigua i l'aire, i des de millorar el rendiment de la bateria fins a permetre les aplicacions biomèdiques avançades portar . A mesura que la investigació continuï, és probable que es descobreixin encara més aplicacions innovadores d'aerogeles, ampliant encara més el seu impacte en diversos camps .