Tärkein ero aerogeelin ja kserogeelin välillä on se, että aerogeelejä muodostuu, kun neste geelistä uutetaan ylikriittisessä tilassa, kun taas kserogeeliä muodostuu, kun geelin neste haihtuu huoneenlämpötilassa.
Geelipohjaiset nanoadsorbentit voidaan luokitella laajasti aerogeeliin, hydrogeeliin ja kserogeeliin. Aerogeelejä ja kserogeelejä voidaan kuvata kuivatuiksi geeleiksi, jotka voivat säilyttää huokoisen koostumuksensa kuivauksen jälkeen. Tämä säilytys voi olla joko täydellinen tai osittainen. Näillä huokoisilla geeleillä on houkuttelevia ominaisuuksia, jotka johtuvat sooli-geelikäsittelyn poikkeuksellisesta joustavuudesta. Voimme yhdistää tämän erilaisiin kuivaustekniikoihin, jotka voivat johtaa aerogeeleihin tai kserogeeleihin.
Mikä on Aerogel?
Aerogeeli voidaan määritellä kiinteäksi aineeksi, joka muodostuu geelistä kuivumalla ylikriittisessä tilassa. Kuivausprosessia aerogeeleissä voidaan kuvata pakastekuivaukseksi, ylikriittiseksi kuivaukseksi tai ympäristön painekuivaukseksi. Airgel on kevyt materiaali ja sen suuri pinta-ala vaihtelee välillä 200-1000 m2/g. Sillä on monia tärkeitä ominaisuuksia, kuten:
- Suuri määrä kontrolloitua huokoskoon jakautumista
- Suuri johtavuus
- Läpinäkyvyys
- Alhainen tiheys
- Joustavuus
- Matala dielektrisyysvakio
- Suuri mekaaninen lujuus
Kuva 01: Pullo Aerogel
Nämä ominaisuudet tekevät airgeelistä tehokkaan ehdokkaan monenlaisiin sovelluksiin, kuten vesisaasteiden adsorptioon. Vertailun vuoksi tämän tyyppisellä geelillä on suuri pinta-ala ja huokoisuus sekä suuri huokostilavuus. Aerogeelejä on erilaisia, mukaan lukien grafeenipohjaiset aerogeelit, piidioksidipohjaiset aerogeelit, zeoliittipohjaiset aerogeelit jne. Nämä ovat yleisimpiä esimerkkejä aerogeeleistä. Lisäksi näitä aerogeelejä voidaan helposti muokata ja funktionalisoida selektiivisen adsorption parantamiseksi sähköstaattisen vuorovaikutuksen kautta.
Mikä on Xerogel?
Xerogel on kiinteä geelimuoto, joka saadaan kuivaamalla se esteettömästi kutistuen. Kserogeelien kuivausprosessiin kuuluu liuottimen haihdutus standardiolosuhteissa käyttäen tavanomaisia menetelmiä. Kserogeelit ovat mesohuokoisia materiaaleja, joilla on korkea lämpöstabiilisuus. Kserogeelin tärkeimmät ominaisuudet ovat seuraavat:
- Myrkytön
- Kustannustehokas
- Bioyhteensopiva
- Suuri pinta-ala
- Suuri huokoisuus
- Voidaan helposti muokata
Yleisimpiä esimerkkejä kserogeeleistä ovat hiilipohjaiset kserogeelit ja piidioksidipohjaiset aerogeelit. Nämä ovat enimmäkseen vedenpuhdistustutkimuksia.
Kuva 02: Huokoinen Xerogel
Kuvausprosessia tarkasteltaessa alkoholi tai hydrogeeli, joka on saatu toisesta prosessista, muunnetaan kserogeeliksi. Tässä prosessissa tilavuus pienenee määrällä, joka on yhtä suuri kuin haihtumisen seurauksena menetettävän nesteen tilavuus. Lisäksi geelin kutistuminen tapahtuu kapillaarivoimien vuoksi, jotka huokoset täyttävä neste kohdistaa huokosten seinämään. Tämä on vaihe, jossa tapahtuu suurimmat tilavuuden, painon, tiheyden ja rakenteen muutokset. Sen jälkeen kutistuminen voi loppua, koska kuivattu geeliverkosto on saavuttanut huomattavan jäykkyyden.
Mitä eroa on Airgelilla ja Xerogelilla?
Avainero aerogeelin ja kserogeelin välillä on, että aerogeelejä muodostuu, kun geelin neste uutetaan ylikriittisessä tilassa, kun taas kserogeeliä muodostuu, kun geelin neste haihdutetaan huoneenlämpötilassa. Lisäksi aerogeelillä on verrattain suurempi pinta-ala kuin kserogeelillä.
Alla oleva infografiikka esittää aerogeelin ja kserogeelin väliset erot taulukkomuodossa vierekkäin vertailua varten.
Yhteenveto – Airgel vs Xerogel
Aerogeeli ja kserogeeli ovat tärkeitä kiinteiden geelimateriaalien tyyppejä. Avainero aerogeelin ja kserogeelin välillä on se, että aerogeelit muodostuvat, kun neste geelistä uutetaan ylikriittisessä tilassa, kun taas kserogeeli muodostuu, kun geelin neste haihdutetaan huoneenlämpötilassa.
