در اینجا به درخواست یکی از دوستان در مورد هواژل (Aerogel) توضیحاتی رو میدم.
همونطور که می دونید یک ژل در حالت عادی دارای قسمت مایع هست. در ساخت Aerogel یا همون هواژل، قسمت مایع اون ژل طی یک سری فرآیندهای شیمیایی با هوا جایگزین میشه به طوری که در ساختار نهایی هواژل حدود 98 درصد اون رو هوا تشکیل میده. طبیعتا هر چه میزان این گاز در ساختار نهایی بیشتر باشه، یا گازی که جایگزین بخش مایع شده دارای وزن کمتری باشه وزن ماده نهایی کمتر خواهد بود. ماده هواژل به دلیل وزن کم اون و همین طور خصوصیات عایق کنندگی بالای اون که بیشتر ناشی از وجود هوای زیاد در ساختار اون هست، دارای کاربردهای زیادی در صنایع هوافضا و دریا و موارد مشابه هست و عمدتا به عنوان عایق کننده مورد استفاده قرار گرفته.
کاربردهایی مثل افزایش طول عمر، افزایش کارایی مغز و اتصال کوانتومی به دیگر جهان های موازی (!) یا ضد جاذبه بودن که در برخی متون به این ماده نسبت داده شده حالت طنز و تخیلی داشته و در منابع علمی به اونها هیچ اشاره ای نشده.
ژل هایی که بیشتر از بقیه در ساخت هواژل مورد استفاده قرار گرفتن بر پایه کربن و سیلیس بودن. اولین هواژل هایی که ساخته شدن دارای چگالی تقریبی 1900 گرم در هر مترمکعب بودن (چگالی هوا حدود 1200 گرم در هر متر معکب هست). در ادامه و با پیشرفت هایی که صورت گرفت در نانو فوم های سیلسیسی تونستند چگالی این ماده رو تا 1000 گرم در هر متر مکعب کاهش بدن که تا سال 2011 رکورد گینس در کم چگالی ترین ماده جامد رو داشته.
در سال 2012 مواد دیگری به اسم Aerographite ساخته میشن که از شبکه های کربن لوله ای متخلخل ساخته شدن و دارای چگالی در حدود 180 گرم در هر متر مکعب (یعنی دارای چگالی تقریبا 6 بار کمتر از هوا) هستن و رکورد مربوط به Aerogel ها رو شکستند. در ادامه و در سال 2013 مواد دیگری با نام Aerographene ساخته شدن که از این هم سبک تر هستند و دارای چگالی حدود 160 گرم در متر مکعب هستند که چگالی اون کمتر از گاز هلیوم و حدود 7.5 برابر کمتر از چگالی هواست. (البته توجه داشته باشید که در محاسبه چگالی این ماده، قسمت گازی که همون هوا باشه مورد محاسبه قرار نگرفته و چگالی قسمت های غیر گاری اونها مدنظر بوده و به عبارت دیگه این ماده در مجموع در هوا شناور نمیشه ولی در هر حال وزن ماده نهایی بسیار نزدیک به هوا خواهد بود و به آسانی مثل یک بادبادک سبک با یک جریان هوا از یک سو به سوی دیگه پرتاب میشه).
در مورد خاصیت نزدیک به بی وزنی این مواد شاید بد نباشه این توضیح هم داده بشه که در کل در طبیعت گازهایی وجود دارند که از هوا سبک تر هستند (مثل هیدروژن و هلیوم) و اگر اینها رو برای نمونه در یک بالن محصور کنید میتونه باعث بالا رفتن اون بالن بشه چرا که چگالی اون بالن در مجموع از هوا کمتر خواهد بود و چیز عجیبی هم نیست و حتما بالن های زیادی رو دیدین که در جشن ها یا تبلیغات و غیره با یک طناب در آسمان نگه داشته شدن. همین طور اگر بالن موردنظر به طور فرضی کاملا از هرگونه هوایی خالی بشه و درش خلا باشه هم دوباره وزن اون به قدری کم خواهد شد که در هوا شناور شده و به بالا حرکت می کنه (البته در این حالت دیواره بالن می بایست به قدری سخت باشه که فشار هوای بیرون باعث تغییر شکل اون و جمع شدنش نشه). با این حال همونطور که پیشتر اشاره شد در Aerogel ها و مواد اینچنینی در ماتریس و ساختار اونها، جای خالی و حفرات موردنظر با هوا پر میشه (حدود 98 درصد ساختار) و در نتیجه چگالی ساختار نهایی کمی بیشتر از هوا خواهد بود و در هوا به صورت معلق در نمیان. مگر اینکه به صورت مصنوعی محفظه هایی ساخته بشه و درون اونها گازی مثل هلیوم قرار بگیره که سبک تر از هواست که در اون صورت دیگه نمیشه اسم اون رو یک ماده واحد گذاشت و مثل مثال بالن پر شده با هلیوم یا هیدروژن عمل خواهد کرد. به عبارت دیگه تا به حال ماتریسی که سبک تر از هوا باشه یا بین اون به صورت خلا باشه ساخته نشده.
حالا که صحبت از Aerographene ها شد شاید بد نباشه اشاره بشه که خود ماده graphene که چند سال پیش کشف شده دارای ساختار صفحه ای دو بعدی هست که تا مدت ها امکان ساخت چنین ماده ی دو بعدی به دلیل ناپایدار بودن اون غیر ممکن تلقی میشده و ساخت اون جایزه نوبل فیزیک سال 2010 رو برای دو دانشمند سازنده اش به همراه داشته.
ویرایش توسط مدیر فروم با هماهنگی کاربر
همونطور که می دونید یک ژل در حالت عادی دارای قسمت مایع هست. در ساخت Aerogel یا همون هواژل، قسمت مایع اون ژل طی یک سری فرآیندهای شیمیایی با هوا جایگزین میشه به طوری که در ساختار نهایی هواژل حدود 98 درصد اون رو هوا تشکیل میده. طبیعتا هر چه میزان این گاز در ساختار نهایی بیشتر باشه، یا گازی که جایگزین بخش مایع شده دارای وزن کمتری باشه وزن ماده نهایی کمتر خواهد بود. ماده هواژل به دلیل وزن کم اون و همین طور خصوصیات عایق کنندگی بالای اون که بیشتر ناشی از وجود هوای زیاد در ساختار اون هست، دارای کاربردهای زیادی در صنایع هوافضا و دریا و موارد مشابه هست و عمدتا به عنوان عایق کننده مورد استفاده قرار گرفته.
کاربردهایی مثل افزایش طول عمر، افزایش کارایی مغز و اتصال کوانتومی به دیگر جهان های موازی (!) یا ضد جاذبه بودن که در برخی متون به این ماده نسبت داده شده حالت طنز و تخیلی داشته و در منابع علمی به اونها هیچ اشاره ای نشده.
ژل هایی که بیشتر از بقیه در ساخت هواژل مورد استفاده قرار گرفتن بر پایه کربن و سیلیس بودن. اولین هواژل هایی که ساخته شدن دارای چگالی تقریبی 1900 گرم در هر مترمکعب بودن (چگالی هوا حدود 1200 گرم در هر متر معکب هست). در ادامه و با پیشرفت هایی که صورت گرفت در نانو فوم های سیلسیسی تونستند چگالی این ماده رو تا 1000 گرم در هر متر مکعب کاهش بدن که تا سال 2011 رکورد گینس در کم چگالی ترین ماده جامد رو داشته.
در سال 2012 مواد دیگری به اسم Aerographite ساخته میشن که از شبکه های کربن لوله ای متخلخل ساخته شدن و دارای چگالی در حدود 180 گرم در هر متر مکعب (یعنی دارای چگالی تقریبا 6 بار کمتر از هوا) هستن و رکورد مربوط به Aerogel ها رو شکستند. در ادامه و در سال 2013 مواد دیگری با نام Aerographene ساخته شدن که از این هم سبک تر هستند و دارای چگالی حدود 160 گرم در متر مکعب هستند که چگالی اون کمتر از گاز هلیوم و حدود 7.5 برابر کمتر از چگالی هواست. (البته توجه داشته باشید که در محاسبه چگالی این ماده، قسمت گازی که همون هوا باشه مورد محاسبه قرار نگرفته و چگالی قسمت های غیر گاری اونها مدنظر بوده و به عبارت دیگه این ماده در مجموع در هوا شناور نمیشه ولی در هر حال وزن ماده نهایی بسیار نزدیک به هوا خواهد بود و به آسانی مثل یک بادبادک سبک با یک جریان هوا از یک سو به سوی دیگه پرتاب میشه).
در مورد خاصیت نزدیک به بی وزنی این مواد شاید بد نباشه این توضیح هم داده بشه که در کل در طبیعت گازهایی وجود دارند که از هوا سبک تر هستند (مثل هیدروژن و هلیوم) و اگر اینها رو برای نمونه در یک بالن محصور کنید میتونه باعث بالا رفتن اون بالن بشه چرا که چگالی اون بالن در مجموع از هوا کمتر خواهد بود و چیز عجیبی هم نیست و حتما بالن های زیادی رو دیدین که در جشن ها یا تبلیغات و غیره با یک طناب در آسمان نگه داشته شدن. همین طور اگر بالن موردنظر به طور فرضی کاملا از هرگونه هوایی خالی بشه و درش خلا باشه هم دوباره وزن اون به قدری کم خواهد شد که در هوا شناور شده و به بالا حرکت می کنه (البته در این حالت دیواره بالن می بایست به قدری سخت باشه که فشار هوای بیرون باعث تغییر شکل اون و جمع شدنش نشه). با این حال همونطور که پیشتر اشاره شد در Aerogel ها و مواد اینچنینی در ماتریس و ساختار اونها، جای خالی و حفرات موردنظر با هوا پر میشه (حدود 98 درصد ساختار) و در نتیجه چگالی ساختار نهایی کمی بیشتر از هوا خواهد بود و در هوا به صورت معلق در نمیان. مگر اینکه به صورت مصنوعی محفظه هایی ساخته بشه و درون اونها گازی مثل هلیوم قرار بگیره که سبک تر از هواست که در اون صورت دیگه نمیشه اسم اون رو یک ماده واحد گذاشت و مثل مثال بالن پر شده با هلیوم یا هیدروژن عمل خواهد کرد. به عبارت دیگه تا به حال ماتریسی که سبک تر از هوا باشه یا بین اون به صورت خلا باشه ساخته نشده.
حالا که صحبت از Aerographene ها شد شاید بد نباشه اشاره بشه که خود ماده graphene که چند سال پیش کشف شده دارای ساختار صفحه ای دو بعدی هست که تا مدت ها امکان ساخت چنین ماده ی دو بعدی به دلیل ناپایدار بودن اون غیر ممکن تلقی میشده و ساخت اون جایزه نوبل فیزیک سال 2010 رو برای دو دانشمند سازنده اش به همراه داشته.
ویرایش توسط مدیر فروم با هماهنگی کاربر
ای دگرگون کننده ی دل ها و چشم ها / ای گرداننده ی روزها و شب ها / ای تغییر دهنده ی روزگار و انسان ها / حال ما را به بهترین حال دگرگون فرما
.We are all visitors to this time, this place. We are just passing through. Our purpose here is to observe, to learn, to grow, to love... and then we return home
Aboriginal Proverb -
