Põhiline erinevus aerogeeli ja kserogeeli vahel seisneb selles, et aerogeelid tekivad geelist vedeliku ekstraheerimisel ülekriitilises olekus, samas kui kserogeel tekib siis, kui geelist vedelik aurustatakse toatemperatuuril.
Geelipõhised nanoadsorbendid võib laias laastus jagada aerogeeliks, hüdrogeeliks ja kserogeeliks. Aerogeele ja kserogeele võime kirjeldada kui kuivatatud geele, mis võivad pärast kuivatamist säilitada oma poorse tekstuuri. See säilitamine võib olla kas täielik või osaline. Nendel poorsetel geelidel on atraktiivsed omadused, mis tulenevad sool-geeli töötlemise erakordsest paindlikkusest. Saame seda kombineerida erinevate kuivatamistehnikatega, mis võivad viia aerogeelide või kserogeelideni.
Mis on Aerogel?
Aerogeeli võib määratleda kui tahket ainet, mis moodustub geelist ülekriitilises olekus kuivatamisel. Kuivatusprotsessi aerogeelides võib kirjeldada kui külmkuivatamist, ülekriitilist kuivatamist või ümbritseval rõhul kuivatamist. Airgel on kerge materjal ja sellel on suur pindala, mis jääb vahemikku 200–1000 m2/g. Sellel on palju olulisi omadusi, näiteks:
- Suur hulk kontrollitud pooride suuruse jaotust
- Kõrge juhtivus
- Läbipaistvus
- Madal tihedus
- Paindlikkus
- Madal dielektriline konstant
- Kõrge mehaaniline tugevus
Joonis 01: Viaal aerogeeliga
Need omadused muudavad aerogeeli tugevaks kandidaadiks paljudes rakendustes, näiteks vee saasteainete adsorptsiooniks. Võrdluseks on seda tüüpi geelidel suur pindala ja poorsus koos suure pooride mahuga. Aerogeele on erinevat tüüpi, sealhulgas grafeenipõhised aerogeelid, ränidioksiidipõhised aerogeelid, tseoliidipõhised aerogeelid jne. Need on aerogeelide levinumad näited. Lisaks saab neid aerogeele kergesti modifitseerida ja funktsionaliseerida, et parandada selektiivset adsorptsiooni elektrostaatilise interaktsiooni kaudu.
Mis on Xerogel?
Xerogel on tahke geelivorm, mis saadakse kuivatamisel takistamatu kokkutõmbumisega. Kserogeelide kuivatamise protsess hõlmab lahusti aurustamist standardtingimustes, kasutades tavalisi meetodeid. Kserogeelid on mesopoorsed materjalid, millel on kõrge termiline stabiilsus. Kserogeeli kõige olulisemad omadused on järgmised:
- Mittetoksiline
- Tasuv
- Bioloogiliselt ühilduv
- Suur pindala
- Kõrge poorsus
- Saab kergesti muuta
Kserogeelide levinumad näited on süsinikupõhised kserogeelid ja ränidioksiidil põhinevad aerogeelid. Need on enamasti vee puhastamise uuringud.
Joonis 02: poorne Xerogel
Kui võtta arvesse kuivatamisprotsessi, muudetakse teisest protsessist saadud alkogeel või hüdrogeel kserogeeliks. Selle protsessi käigus väheneb ruumala koguse võrra, mis on võrdne aurustumisel kaotatud vedeliku mahuga. Veelgi enam, geeli kokkutõmbumine toimub kapillaarjõudude tõttu, mida poore täitev vedelik avaldab pooride seinale. See on etapp, kus toimuvad suurimad muutused mahus, kaalus, tiheduses ja struktuuris. Seejärel võib kokkutõmbumine lõppeda, kuna kuivatatud geelivõrk on saavutanud märkimisväärse jäikuse.
Mis vahe on Airgelil ja Xerogelil?
Põhiline erinevus aerogeeli ja kserogeeli vahel seisneb selles, et aerogeelid tekivad siis, kui geelist vedelik ekstraheeritakse ülekriitilises olekus, samas kui kserogeel tekib siis, kui geelist vedelik aurustatakse toatemperatuuril. Lisaks on aerogeelil suhteliselt suurem pindala kui kserogeelil.
Allpool olev infograafik esitab aerogeeli ja kserogeeli vahelised erinevused tabelina kõrvuti võrdlemiseks.
Kokkuvõte – Airgel vs Xerogel
Aerogeel ja kserogeel on olulised tahked geelmaterjalid. Peamine erinevus aerogeeli ja kserogeeli vahel on see, et aerogeelid tekivad geelist vedeliku ekstraheerimisel ülekriitilises olekus, samas kui kserogeel tekib siis, kui geelist vedelik aurustatakse toatemperatuuril.
