ایروجیل کیا ہے؟

ایرجل کی پیدائش

1931 میں، کِسٹلر نے الکوحل سپر کریٹیکل خشک کرنے والی تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے مائع کو ٹھوس سے الگ کیا اور گیس کے ڈھانچے کو سکڑنے اور گرنے سے روکا، جس کے نتیجے میں دنیا میں ایرجیل پیدا ہوا۔

Airgel کی تعریف
ایرجیل ایک ہلکا پھلکا نینو غیر غیر محفوظ شکل والا ٹھوس مواد ہے جس میں نینو میٹر پیمانے کے مائیکرو پارٹیکلز ایک دوسرے کے ساتھ جمع ہو کر نینو میٹر پیمانے پر غیر محفوظ نیٹ ورک ڈھانچہ بناتے ہیں اور نیٹ ورک کنکال میں بڑی تعداد میں گیسی پھیلاؤ میڈیا سے بھرا ہوتا ہے۔

ایروجیلز نہ صرف ایک فعال مواد ہیں بلکہ مادے کی ایک نئی حالت بھی ہیں۔ ایرجیل حالت بنیادی طور پر بہت سی خصوصیات میں مادے کی دیگر ریاستوں سے مختلف ہے۔ اس کا ایک مقررہ سائز اور شکل ہے جیسے ٹھوس مادے، پھر بھی اس کی ظاہری کثافت زیادہ سے زیادہ 1 g/cm³ سے 0.001 g/cm³ (ہوا کی کثافت سے کم) تک پھیل سکتی ہے۔ ایک ہی وقت میں، اس میں اسفنج کی طرح غیر محفوظ ڈھانچہ ہے، جس میں خوردبین (نینو اسکیل کنکال)، میکروسکوپک (کنڈینسڈ مادہ) اور میسوسکوپک (ملٹی لیول اور فریکٹل ڈھانچہ) خصوصیات کی متعدد خصوصیات ہیں، جس سے ایروجیلز بہت سی منفرد خصوصیات کے مالک ہیں۔ یہ بہت کم تھرمل چالکتا، لچک کا بہت کم ماڈیولس، بہت کم فونون کی شرح، بہت کم اضطراری انڈیکس، کم ڈائی الیکٹرک مستقل، آواز کی بہت کم رفتار، اعلی سطحی رقبہ، بہت وسیع کثافت اور اضطراری اشاریہ کی تقسیم وغیرہ کو ظاہر کرتا ہے۔

ایروجیلز کی درجہ بندی
ایروجیلز کی ایک وسیع رینج ہے، جس میں تقریباً تمام مادی نظام شامل ہیں۔ عام طور پر، کیمیائی ساخت کے مطابق، انہیں نامیاتی ایروجیلز، غیر نامیاتی ایروجیلز اور کمپوزٹ ایروجیلز وغیرہ میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ ایروجیلز کو ان کے اہم اجزاء کے مطابق سلکان، کاربن، سلفر، دھاتی آکسائیڈ اور دھاتی نظاموں میں بھی تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

ایروجیلز کی حیثیت اور کردار
سائنسدانوں کا کہنا ہے کہ ایروجیلز دنیا کو بدل دیں گے۔

امریکی جریدے سائنس کے 10 ویں شمارے میں ایئرجل کو سائنس اور ٹیکنالوجی کے 250 سب سے اوپر کے مسائل میں سے ایک کے طور پر درج کیا گیا تھا۔ 20 اگست 2007 کو، ٹائمز نے رپورٹ کیا کہ ایئرجیل دنیا کا سب سے ہلکا ٹھوس ہے جو 1 کلو بارود کی دھماکہ خیز طاقت کو برداشت کر سکتا ہے اور آپ کو 1300 ° C سے اوپر کے بلو ٹارچ کی گرمی سے بچا سکتا ہے۔ سائنس دان سپر انسولیٹڈ اسپیس سوٹ سے لے کر سپر کیپیسیٹرز سے لے کر ٹینس ریکیٹ کی اگلی نسل تک کیٹیلسٹ تک ہر چیز میں ایرجیل کے استعمال کی تلاش کر رہے ہیں۔ ایرجیل نے 1930 کی دہائی سے فینولک رال، 1980 کی دہائی سے کاربن فائبر اور 1990 کی دہائی سے سلیکون جیسے افسانوی مواد کی نسلوں کا مقابلہ کرنے کا وعدہ کیا ہے۔

Airgel کو دنیا کے سب سے ہلکے ٹھوس کے طور پر کئی بار گنیز بک آف ورلڈ ریکارڈ میں درج کیا گیا ہے۔ ایرجیل میں تھرمل چالکتا اور ریفریکٹیو انڈیکس بھی بہت کم ہے اور یہ شیشے کے بہترین ریشوں سے 39 گنا زیادہ موصل ہے۔ ایرجیل کو روسی میر خلائی اسٹیشن اور یو ایس مارس پاتھ فائنڈر روور کو تھرمل طور پر انسولیٹ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا ہے، اور اس نے پہلے ہی ایرو اسپیس انڈسٹری میں اہم کردار ادا کیا ہے۔

ایرجیل ڈویلپمنٹ کی تاریخ
1931، ایروجیلز سب سے پہلے کِسٹلر نے سٹینفورڈ یونیورسٹی، امریکہ میں تیار کیے تھے۔
1985، ایروجیلز پر پہلا سمپوزیم، جسے ISA کے نام سے جانا جاتا ہے، جرمنی کی یونیورسٹی آف ورزبرگ میں انسٹی ٹیوٹ آف فزکس نے منعقد کیا تھا۔
1993، ایروجیلز کا استعمال اسپیس سوٹ، خلائی جہاز اور خلائی شٹل کو انسولیٹ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔
2002، Aspen Aerogel، NASA کی ایک کمپنی، aerogels تیار کرنے اور تیار کرنے کے لیے قائم کی گئی تھی۔
2004، گھریلو چینی تحقیقاتی اداروں کی طرف سے کئے گئے airgel تحقیق.
2006، چین میں گھریلو ایرجیل کمپنیوں نے ایروجیلز تیار کرنا شروع کردیئے۔
2017، چین نے اعلان کیا، GB/T 34336-201، غیر پورس ایرجیل کمپوزٹ موصلیت کی مصنوعات
2021، ریاستی کونسل نے کاربن فائبر، ایروجیل، خصوصی اسٹیل اور دیگر بنیادی مواد کی تحقیق اور ترقی کو تیز کرنے پر "2023 تک کاربن کی چوٹی تک پہنچنے کے لیے ایکشن پلان" جاری کیا۔

ایروجیلز کی کلیدی خصوصیات
(1) الٹرا لائٹ۔ ایئرجیل دنیا کا سب سے کم گھنے ٹھوس ہے، جس کی کم از کم کثافت ہوا کے بڑے پیمانے پر چھٹے حصے کی ہے۔ کثافت کے تغیر کی حد عام طور پر 0.001~1g/cm³ ہے۔

(2) اعلی porosity اور اعلی مخصوص سطح کے علاقے. پورسٹی 80%~99.9% ہے، سطح کا مخصوص رقبہ 200~1000m2/g ہے، اور pores کا عام سائز 1~100nm ہے۔

(3) سپر تھرمل موصلیت۔ ایروجیل کا پتلا نینو نیٹ ورک ڈھانچہ مقامی تھرمل اتیجیت کے پھیلاؤ کو مؤثر طریقے سے محدود کرتا ہے، اور اس کی ٹھوس ریاست تھرمل چالکتا متعلقہ شیشے والے مواد سے 2 ~ 3 آرڈر کی شدت سے کم ہے۔

ایرجیل تھرمل موصلیت کا اصول
کم تھرمل منتقلی: ایرجیل میں نینو پارٹیکلز کی لامحدود تعداد ایک میش کنکال بناتی ہے، اور حرارت صرف نینو پارٹیکلز کی لامحدود تعداد کے ساتھ بہہ سکتی ہے۔ گرمی کا بہاؤ صرف نینو پارٹیکلز کی لامحدود تعداد کے ساتھ ہی چلایا جا سکتا ہے، جس کے نتیجے میں ٹھوس میں حرارت کی منتقلی کا تقریباً لامحدود راستہ ہوتا ہے۔ ٹھوس میں حرارت کی منتقلی ممکنہ حد تک کم ہو جاتی ہے۔

تھرمل کنویکشن کی روک تھام : ایروجیلز کا اوسط pore سائز 20-40 nm ہے، جو کہ 69 nm کے گیس مالیکیولز کی اوسط فری رینج سے چھوٹا ہے، اور pores میں گیس کے مالیکیول آزادانہ طور پر حرکت کرنے کی اپنی صلاحیت کھو دیتے ہیں، جس سے کنویکشن تقریباً ناممکن ہو جاتا ہے۔

کم تھرمل تابکاری : ایروجیلز میں نینو پارٹیکلز کے ذریعے بننے والی تاکنا دیواریں انفراریڈ شیلڈز ہیں، اور شیلڈز کی لامحدود تعداد تھرمل تابکاری کو بہت حد تک کم کرتی ہے۔

(4) کیٹالیسس۔ چھوٹے ذرات کا سائز، اعلی مخصوص سطح کا رقبہ اور ایرجیل کی کم کثافت ایرجیل کیٹیلیسٹ کی سرگرمی اور سلیکٹیوٹی کو روایتی اتپریرک سے بہت زیادہ بناتی ہے، اور فعال اجزاء کیریئر میں بہت یکساں طور پر منتشر ہوسکتے ہیں، اور اس میں بہترین تھرمل استحکام بھی ہے، جو مؤثر طریقے سے ضمنی رد عمل کی موجودگی کو کم کرسکتا ہے۔

(5) آواز کی موصلیت۔ ایروجیلز کی کم آواز کی رفتار کی خصوصیات انہیں صوتی تاخیر یا اعلی درجہ حرارت کی آواز کی موصلیت کے لیے ایک مثالی مواد بناتی ہیں۔ ایرجیل کی صوتی رکاوٹ کی متغیر رینج بڑی ہے [103 ~ 107kg/(㎡-s)]، جو الٹراسونک ڈیٹیکٹرز کے لیے ایک زیادہ مثالی صوتی مزاحمتی کپلنگ مواد ہے۔ الٹراسونک جنریٹرز اور ڈیٹیکٹرز کے لیے استعمال ہونے والے پیزو الیکٹرک سیرامکس کی صوتی مزاحمت 1.5×107kg/(㎡-s) ہے، جب کہ ہوا کی صوتی مزاحمت صرف 400kg/(㎡-s) ہے۔ 1/4 طول موج کی موٹائی اور تقریبا 0.3g/cm³ کی کثافت کے ساتھ سلیکون ایرجیل کا استعمال پیزو الیکٹرک سیرامکس اور ہوا کے درمیان صوتی مزاحمتی کپلنگ میٹریل کے طور پر آواز کی شدت کو 30dB تک بڑھا سکتا ہے، صوتی لہروں کی ترسیل کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے اور سگنل کو کم کر سکتا ہے۔

(6) فلٹریشن کی کارکردگی۔ نینو سٹرکچرڈ ایروجیلز کو ایک نئی قسم کے انتہائی موثر گیس فلٹریشن میٹریل کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کے غیر معمولی طور پر بڑے مخصوص سطح کے رقبے کی وجہ سے، ایروجیلز کو سائنسدانوں نے "سپر سپنج" کہا ہے اور یہ پانی میں آلودگیوں کو جذب کرنے، پانی سے سیسہ اور پارے کو چوسنے کے لیے مثالی ہیں، جس سے وہ ماحولیاتی آفات سے نمٹنے کے لیے ایک بہترین مواد بناتے ہیں۔

(7) نظری خصوصیات۔ خالص SiO₂ ایئرجیل شفاف اور بے رنگ ہے، اور اس کا ریفریکٹیو انڈیکس (1.006~1.06) ہوا کے بہت قریب ہے، جس کا مطلب ہے کہ SiO₂ ایئرجیل نے واقعہ کی روشنی میں تقریباً کوئی انعکاس نہیں کیا ہے اور یہ سورج کی روشنی کو مؤثر طریقے سے منتقل کر سکتا ہے۔ لہذا، یہ موصلیت اور شور کی کمی کا گلاس بنانے کے لئے استعمال کیا جا سکتا ہے.

مزید معلومات یا ٹیکنیکل ڈیٹ شیٹ اور میٹریل سیفٹی ڈیٹا شیٹ، براہ کرم ہم سے ای میل کے ذریعے رابطہ کریں: [email protected] ، یا ہمیں آواز دیں: +86-28-8411-1861۔

کچھ تصاویر اور تحریریں انٹرنیٹ سے دوبارہ تیار کی گئی ہیں، اور کاپی رائٹ اصل مصنف کا ہے۔ اگر کوئی خلاف ورزی ہوتی ہے تو، براہ کرم حذف کرنے کے لیے ہم سے رابطہ کریں۔