Основное различие между аэрогелем и ксерогелем заключается в том, что аэрогели образуются, когда жидкость из геля экстрагируется в сверхкритическом состоянии, тогда как ксерогель образуется, когда жидкость из геля испаряется при комнатной температуре.
Наноадсорбенты на основе геля можно разделить на аэрогель, гидрогель и ксерогель. Мы можем описать аэрогели и ксерогели как высушенные гели, которые могут сохранять свою пористую текстуру после процесса сушки. Это удержание может быть как полным, так и частичным. Эти пористые гели обладают привлекательными свойствами, обусловленными необычайной гибкостью золь-гель обработки. Мы можем комбинировать это с различными методами сушки, что может привести к получению аэрогелей или ксерогелей.
Что такое аэрогель?
Аэрогель можно определить как твердое вещество, которое образуется из геля при сушке в сверхкритическом состоянии. Процесс сушки в аэрогелях можно описать как лиофилизацию, сверхкритическую сушку или сушку под давлением при комнатной температуре. Аэрогель представляет собой легкий материал с большой площадью поверхности, которая колеблется от 200 до 1000 м2/г. Он имеет много важных свойств, таких как:
- Большое количество контролируемого распределения пор по размерам
- Высокая проводимость
- Прозрачность
- Низкая плотность
- Гибкость
- Низкая диэлектрическая проницаемость
- Высокая механическая прочность
Рисунок 01: Флакон с аэрогелем
Эти свойства делают аэрогель эффективным кандидатом для широкого спектра применений, таких как адсорбция загрязнителей воды. Для сравнения, этот тип геля имеет большую площадь поверхности и пористость, а также большой объем пор. Существуют различные типы аэрогелей, в том числе аэрогели на основе графена, аэрогели на основе кремнезема, аэрогели на основе цеолита и т. д. Это наиболее распространенные примеры аэрогелей. Кроме того, эти аэрогели можно легко модифицировать и функционализировать для улучшения селективной адсорбции за счет электростатического взаимодействия.
Что такое Ксерогель?
Ксерогель – это твердая форма геля, полученная путем его высушивания с беспрепятственной усадкой. Процесс сушки ксерогелей включает испарение растворителя в стандартных условиях с использованием обычных методов. Ксерогели представляют собой мезопористые материалы, обладающие высокой термической стабильностью. Наиболее важные свойства ксерогеля следующие:
- Нетоксичный
- Экономично
- Биосовместимость
- Высокая площадь поверхности
- Высокая пористость
- Можно легко модифицировать
Наиболее распространенными примерами ксерогелей являются ксерогели на основе углерода и аэрогели на основе диоксида кремния. В основном это исследования по очистке воды.
Рисунок 02: Пористый ксерогель
При рассмотрении процесса сушки алкогель или гидрогель, полученные в результате другого процесса, превращаются в ксерогель. При этом объем уменьшается на величину, равную объему жидкости, теряемой при испарении. Кроме того, усадка геля происходит из-за капиллярных сил, которые прикладывают заполняющая поры жидкость к стенке поры. На этой стадии происходят наибольшие изменения объема, веса, плотности и структуры. После этого усадка может прекратиться, потому что сетка высохшего геля достигла значительной жесткости.
В чем разница между аэрогелем и ксерогелем?
Ключевое различие между аэрогелем и ксерогелем заключается в том, что аэрогели образуются, когда жидкость из геля экстрагируется в сверхкритическом состоянии, тогда как ксерогель образуется, когда жидкость из геля испаряется при комнатной температуре. Более того, аэрогель имеет сравнительно большую площадь поверхности, чем ксерогель.
Приведенная ниже инфографика представляет различия между аэрогелем и ксерогелем в табличной форме для параллельного сравнения.
Резюме – Аэрогель против Ксерогеля
Аэрогель и ксерогель являются важными типами твердых гелевых материалов. Ключевое различие между аэрогелем и ксерогелем заключается в том, что аэрогели образуются, когда жидкость из геля экстрагируется в сверхкритическом состоянии, тогда как ксерогель образуется, когда жидкость из геля испаряется при комнатной температуре..
