Galvenā atšķirība starp aerogelu un kserogēlu ir tāda, ka aerogēli veidojas, kad šķidrums no gela tiek ekstrahēts superkritiskā stāvoklī, turpretim kserogēls veidojas, kad šķidrums no gela tiek iztvaicēts istabas temperatūrā.
Uz želejas bāzes izgatavotos nano adsorbentus var plaši iedalīt aerogelos, hidrogēlos un kserogelos. Mēs varam raksturot aerogelus un kserogēlus kā žāvētus želejas, kas pēc žāvēšanas var saglabāt savu poraino tekstūru. Šī saglabāšana var būt pilnīga vai daļēja. Šiem porainajiem gēliem ir pievilcīgas īpašības, kas izriet no sola-gela apstrādes neparastās elastības. Mēs to varam apvienot ar dažādām žāvēšanas metodēm, kas var novest pie aerogēliem vai kserogeliem.
Kas ir Aerogel?
Aerogelu var definēt kā cietu vielu, kas veidojas no gēla, žāvējot superkritiskā stāvoklī. Žāvēšanas procesu aerogēlos var raksturot kā liofilizēšanu, superkritisko žāvēšanu vai žāvēšanu apkārtējā spiedienā. Airgels ir viegls materiāls, un tam ir liels virsmas laukums, kas svārstās no 200 līdz 1000 m2/g. Tam ir daudzas svarīgas īpašības, piemēram:
- Liels kontrolēts poru izmēra sadalījums
- Augsta vadītspēja
- Caurspīdība
- Zems blīvums
- Elastība
- Zema dielektriskā konstante
- Augsta mehāniskā izturība
Attēls 01: flakons ar aerogelu
Šīs īpašības padara aerogelu par spēcīgu kandidātu plašam lietojumu klāstam, piemēram, ūdens piesārņotāju adsorbcijai. Salīdzinoši šāda veida gēlam ir liels virsmas laukums un porainība, kā arī liels poru tilpums. Ir dažādi aerogēlu veidi, tostarp aerogēli uz grafēna bāzes, aerogēli uz silīcija dioksīda bāzes, aerogēli uz ceolīta bāzes utt. Šie ir visizplatītākie aerogēlu piemēri. Turklāt šos aerogelus var viegli modificēt un funkcionalizēt, lai uzlabotu selektīvo adsorbciju, izmantojot elektrostatisko mijiedarbību.
Kas ir Xerogel?
Xerogel ir cieta želejas forma, ko iegūst, to žāvējot ar netraucētu saraušanos. Kserogēlu žāvēšanas process ietver šķīdinātāja iztvaikošanu standarta apstākļos, izmantojot parastās metodes. Kserogeli ir mezoporaini materiāli ar augstu termisko stabilitāti. Svarīgākās kserogela īpašības ir šādas:
- Netoksisks
- Izmaksu ziņā izdevīgi
- Bioloģiski saderīgs
- Augsta virsmas laukums
- Augsta porainība
- Var viegli modificēt
Visizplatītākie kserogēlu piemēri ir kserogēli uz oglekļa bāzes un aerogēli uz silīcija dioksīda bāzes. Tie galvenokārt ir ūdens attīrīšanas pētījumi.
2. attēls: porains kserogels
Apsverot žāvēšanas procesu, alkohols vai hidrogēls, kas iegūts citā procesā, tiek pārveidots par kserogelu. Šajā procesā tilpums samazinās par daudzumu, kas ir vienāds ar šķidruma tilpumu, kas tiek zaudēts iztvaikojot. Turklāt gēla saraušanās notiek kapilāro spēku dēļ, ko poras aizpildošais šķidrums iedarbojas uz poru sieniņu. Šajā posmā notiek vislielākās tilpuma, svara, blīvuma un struktūras izmaiņas. Pēc tam saraušanās var beigties, jo izžuvušais gēla tīkls ir sasniedzis ievērojamu stingrību.
Kāda ir atšķirība starp Airgel un Xerogel?
Galvenā atšķirība starp aerogelu un kserogēlu ir tāda, ka aerogēli veidojas, kad šķidrums no gela tiek ekstrahēts superkritiskā stāvoklī, turpretim kserogēls veidojas, kad šķidrums no gela tiek iztvaicēts istabas temperatūrā. Turklāt aerogelam ir salīdzinoši lielāks virsmas laukums nekā kserogelam.
Tālāk esošajā infografikā tabulas veidā ir parādītas atšķirības starp aerogelu un kserogelu, lai tos salīdzinātu.
Kopsavilkums - Airgel pret Xerogel
Aerogels un kserogels ir svarīgi cieto gēla materiālu veidi. Galvenā atšķirība starp aerogelu un kserogēlu ir tāda, ka aerogēli veidojas, kad šķidrums no gela tiek ekstrahēts superkritiskā stāvoklī, turpretim kserogēls veidojas, kad šķidrums no gela tiek iztvaicēts istabas temperatūrā.
