AI Summary & Key Takeaways
AI InsightAs a result of the experimental studies and analyses, it was determined that alumina-silica aerogel powders with superior properties were synthesised by atmospheric pressure drying technique.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
In this study, alumina-silica based aerogel powder was produced by the sol-gel method under atmospheric drying conditions using natural raw materials such as perlite, diatomite and zeolite as silica source and chamotte brick mortar as alumina source. Silica aerogels have superior properties such as low density, high porosity and thermal insulation. However, their dimensional stability and mechanical strength are poor at high temperatures. By thermal resistant doping, such as alumina, the properties of these aerogels can be improved and stabilised up to 1200-1400°C; low thermal conductivity values are also maintained. Therefore, alumina-silica based aerogel compositions have the potential to expand their application areas with a significant improvement in material performance. In this study, powders (perlite, diatomite, zeolite and chamotte brick mortar) were used as silica and alumina sources, NaOH, HCl as base and acid sources and ethanol to strengthen the gel structure. The powders were dissolved by boiling in NaOH solutions and neutralised after filtration. The surface modification of the gel aged at room temperature is the most critical stage and the aging stage was supported by ethanol chemistry. The powders dried at 120°C at atmospheric pressure for 2 days were characterized using FTIR, XRD, SEM, and BET devices, and the densities of aerogel powders were calculated. As a result of the experimental studies and analyses, it was determined that alumina-silica aerogel powders with superior properties were synthesised by atmospheric pressure drying technique.
Özet
Bu çalışmada, alümina-silika esaslı aerojel tozu, silika kaynağı olarak perlit, diatomit ve zeolit gibi doğal hammaddeler ve alümina kaynağı olarak şamot tuğla harcı kullanılarak atmosferik kurutma koşulları altında sol-jel yöntemiyle üretilmiştir. Silika aerojeller düşük yoğunluk, yüksek gözeneklilik ve ısı yalıtımı gibi üstün özelliklere sahiptir. Bununla birlikte, boyutsal kararlılıkları ve mekanik mukavemetleri yüksek sıcaklıklarda zayıftır. Alümina gibi termal dirençli katkılama ile bu aerojellerin özellikleri geliştirilebilir ve 1200-1400°C'ye kadar kararlı hale gelebilir; düşük termal iletkenlik değerleri de korunur. Bu nedenle, alümina-silika esaslı aerojel bileşimleri, malzeme performansında önemli bir iyileşme ile uygulama alanlarını genişletme potansiyeline sahiptir. Çalışmada silika ve alümina kaynağı olan tozlar (perlit, diatomit, zeolit ve şamot tuğla harcı), baz ve asit kaynağı olarak NaOH, HCl ve jel yapısını güçlendirmek için etanol kullanılmıştır. NaOH çözeltilerinde kaynatılarak çözündürülen tozlar, filtrasyon işleminin ardından nötralize edilmiştir. Oda sıcaklığında yaşlandırılan jelde yüzey modifikasyonu en kritik aşama olup; etanol kimyasalı ile gerçekleştirilmiştir. Atmosferik basınçta 120°C'de 2 gün boyunca kurutulan aerojel tozları FTIR, XRD, SEM ve BET cihazları kullanılarak karakterize edilmiş ve yoğunlukları hesaplanmıştır. Atmosferik basınçta kurutma tekniği ile üstün özelliklere sahip alümina-silika esaslı aerojel tozlarının sentezlendiği belirlenmiştir.