অ্যারোজেল কী?

এয়ারজেলের জন্ম

১৯৩১ সালে, কিস্টলার অ্যালকোহলিক সুপারক্রিটিক্যাল শুকানোর কৌশল ব্যবহার করে তরলকে কঠিন থেকে আলাদা করেন এবং গ্যাসের গঠনকে সঙ্কুচিত এবং ভেঙে পড়া থেকে রক্ষা করেন, যার ফলে পৃথিবীতে এয়ারজেলের উদ্ভব হয়।

এয়ারজেলের সংজ্ঞা
অ্যারোজেল হল একটি হালকা ন্যানো-পোরাস অ্যামোরফাস কঠিন পদার্থ যার ন্যানোমিটার-স্কেল মাইক্রো-কণা একে অপরের সাথে একত্রিত হয়ে একটি ন্যানোমিটার-স্কেল পোরস নেটওয়ার্ক কাঠামো তৈরি করে এবং নেটওয়ার্ক কঙ্কালের মধ্যে প্রচুর পরিমাণে গ্যাসীয় বিচ্ছুরণ মাধ্যমে পূর্ণ থাকে।

অ্যারোজেল কেবল একটি কার্যকরী উপাদান নয়, বরং পদার্থের একটি নতুন অবস্থাও। অ্যারোজেল অবস্থা অনেক বৈশিষ্ট্যে পদার্থের অন্যান্য অবস্থার থেকে মৌলিকভাবে আলাদা। এর আকার এবং আকৃতি কঠিন পদার্থের মতো, তবুও এর আপাত ঘনত্ব সর্বোচ্চ 1 গ্রাম/সেমি³ থেকে 0.001 গ্রাম/সেমি³ (বাতাসের ঘনত্বের চেয়ে কম) পর্যন্ত বিস্তৃত হতে পারে; একই সময়ে, এর একটি স্পঞ্জের মতো ছিদ্রযুক্ত কাঠামো রয়েছে, যার একাধিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে মাইক্রোস্কোপিক (ন্যানো-স্কেল কঙ্কাল), ম্যাক্রোস্কোপিক (ঘনীভূত পদার্থ) এবং মেসোস্কোপিক (বহু-স্তরীয় এবং ফ্র্যাক্টাল কাঠামো) বৈশিষ্ট্য, যার ফলে অ্যারোজেলগুলি অনেক অনন্য বৈশিষ্ট্যের অধিকারী। এটি খুব কম তাপ পরিবাহিতা, স্থিতিস্থাপকতার খুব কম মডুলাস, খুব কম ফোনন হার, খুব কম প্রতিসরাঙ্ক, কম ডাইইলেক্ট্রিক ধ্রুবক, শব্দের খুব কম গতি, উচ্চ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল এলাকা, খুব প্রশস্ত ঘনত্ব এবং প্রতিসরাঙ্ক বিতরণ ইত্যাদি।

অ্যারোজেলের শ্রেণীবিভাগ
প্রায় সকল পদার্থ ব্যবস্থাকে ঘিরে বিস্তৃত পরিসরের অ্যারোজেল রয়েছে। সাধারণত, রাসায়নিক গঠন অনুসারে, এগুলিকে জৈব অ্যারোজেল, অজৈব অ্যারোজেল এবং যৌগিক অ্যারোজেল ইত্যাদিতে ভাগ করা যায়। অ্যারোজেলগুলিকে তাদের প্রধান উপাদান অনুসারে সিলিকন, কার্বন, সালফার, ধাতব অক্সাইড এবং ধাতব ব্যবস্থায়ও শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে।

অ্যারোজেলের অবস্থা ও ভূমিকা
বিজ্ঞানীরা বলছেন যে অ্যারোজেল পৃথিবী বদলে দেবে।

মার্কিন জার্নাল সায়েন্সের ২৫০তম সংখ্যায় এয়ারগেলকে বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির শীর্ষ ১০টি আলোচিত বিষয়ের মধ্যে একটি হিসেবে তালিকাভুক্ত করা হয়েছে। ২০০৭ সালের ২০ আগস্ট দ্য টাইমস রিপোর্ট করে যে এয়ারগেল হলো বিশ্বের সবচেয়ে হালকা কঠিন পদার্থ যা ১ কেজি ডিনামাইটের বিস্ফোরক শক্তি সহ্য করতে পারে এবং ১৩০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপমাত্রার ব্লোটর্চের তাপ থেকে আপনাকে রক্ষা করতে পারে। বিজ্ঞানীরা সুপার-ইনসুলেটেড স্পেস স্যুট থেকে শুরু করে সুপারক্যাপাসিটর, ক্যাটালিস্ট এবং পরবর্তী প্রজন্মের টেনিস র‍্যাকেট সবকিছুতেই এয়ারগেলের ব্যবহার অন্বেষণ করছেন। এয়ারগেল ১৯৩০-এর দশকের ফেনোলিক রজন, ১৯৮০-এর দশকের কার্বন ফাইবার এবং ১৯৯০-এর দশকের সিলিকনের মতো কিংবদন্তি উপকরণের প্রজন্মের সাথে প্রতিযোগিতা করার প্রতিশ্রুতি দিয়েছে।

বিশ্বের সবচেয়ে হালকা কঠিন পদার্থ হিসেবে অ্যারোজেল বেশ কয়েকবার গিনেস বুক অফ ওয়ার্ল্ড রেকর্ডসে তালিকাভুক্ত হয়েছে। অ্যারোজেলের তাপ পরিবাহিতা এবং প্রতিসরাঙ্কও খুব কম এবং এটি সেরা কাচের তন্তুর তুলনায় 39 গুণ বেশি অন্তরক। রাশিয়ান মির মহাকাশ স্টেশন এবং মার্কিন মার্স পাথফাইন্ডার রোভারকে তাপীয়ভাবে অন্তরক করতে অ্যারোজেল ব্যবহার করা হয়েছে এবং ইতিমধ্যেই মহাকাশ শিল্পে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে।

এয়ারজেল উন্নয়নের ইতিহাস
১৯৩১ সালে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ে কিস্টলার প্রথম অ্যারোজেল প্রস্তুত করেন।
১৯৮৫ সালে, জার্মানির উর্জবার্গ বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ্যা ইনস্টিটিউট কর্তৃক আয়োজিত প্রথম অ্যারোজেল সিম্পোজিয়াম, যা ISA নামে পরিচিত।
১৯৯৩ সালে, স্পেসস্যুট, মহাকাশযান এবং মহাকাশযানগুলিকে অন্তরক করার জন্য অ্যারোজেল ব্যবহার করা হয়।
২০০২ সালে, অ্যাস্পেন এয়ারজেল, একটি নাসা কোম্পানি, এয়ারজেল তৈরি এবং উৎপাদনের জন্য প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল।
২০০৪ সালে, দেশীয় চীনা গবেষণা প্রতিষ্ঠান দ্বারা পরিচালিত এয়ারজেল গবেষণা।
২০০৬ সালে, চীনের দেশীয় এয়ারজেল কোম্পানিগুলি এয়ারজেল তৈরি শুরু করে।
২০১৭ সালে, চীন জিবি/টি ৩৪৩৩৬-২০১, ননপোরাস এয়ারজেল কম্পোজিট ইনসুলেশন পণ্য প্রবর্তন করেছে।
২০২১ সালে, রাজ্য পরিষদ কার্বন ফাইবার, এয়ারজেল, বিশেষ ইস্পাত এবং অন্যান্য মৌলিক উপকরণের গবেষণা ও উন্নয়ন ত্বরান্বিত করার জন্য "২০২৩ সালের মধ্যে কার্বনের সর্বোচ্চ স্তরে পৌঁছানোর জন্য কর্ম পরিকল্পনা" জারি করে।

অ্যারোজেলের মূল বৈশিষ্ট্য
(১) অতি-হালকা। এয়ারজেল হল বিশ্বের সবচেয়ে কম ঘনত্বের কঠিন পদার্থ, যার ন্যূনতম ঘনত্ব বায়ুর ভরের এক-ষষ্ঠাংশ। ঘনত্বের তারতম্যের পরিসর সাধারণত ০.০০১~১ গ্রাম/সেমি³।

(২) উচ্চ ছিদ্রতা এবং উচ্চ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল। ছিদ্রতা ৮০%~৯৯.৯%, নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল ২০০~১০০০মি২/গ্রাম, এবং ছিদ্রগুলির সাধারণ আকার ১~১০০ন্যানোমিটার।

(৩) সুপার থার্মাল ইনসুলেশন। এয়ারজেলের স্লিম ন্যানো-নেটওয়ার্ক কাঠামো কার্যকরভাবে স্থানীয় তাপীয় উত্তেজনার বিস্তারকে সীমিত করে এবং এর কঠিন-অবস্থার তাপীয় পরিবাহিতা সংশ্লিষ্ট কাঁচের উপাদানের তুলনায় ২~৩ ক্রম কম।

এয়ারজেল তাপ নিরোধকের নীতি
তাপ স্থানান্তর হ্রাস: এয়ারজেলে থাকা অসীম সংখ্যক ন্যানো পার্টিকেল একটি জাল কঙ্কাল তৈরি করে এবং তাপ কেবল অসীম সংখ্যক ন্যানো পার্টিকেলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হতে পারে। তাপ প্রবাহ কেবল অসীম সংখ্যক ন্যানো পার্টিকেলের মধ্য দিয়ে পরিচালিত হতে পারে, যার ফলে কঠিন পদার্থে তাপ স্থানান্তরের প্রায় অসীম পথ তৈরি হয়। কঠিন পদার্থে তাপ স্থানান্তর সর্বনিম্ন সম্ভাব্য স্তরে হ্রাস পায়।

তাপীয় পরিচলনের প্রতিবন্ধকতা : এরোজেলে ছিদ্রের গড় আকার ২০-৪০ ন্যানোমিটার, যা গ্যাস অণুর গড় মুক্ত পরিসর ৬৯ ন্যানোমিটারের চেয়ে ছোট। ফলে, ছিদ্রের ভেতরের গ্যাস অণুগুলো অবাধে চলাচল করার ক্ষমতা হারায়, যা পরিচলনকে প্রায় অসম্ভব করে তোলে।

হ্রাসকৃত তাপীয় বিকিরণ : এরোজেলে ন্যানো পার্টিকেল দ্বারা গঠিত ছিদ্রের দেয়ালগুলো ইনফ্রারেড শিল্ড হিসেবে কাজ করে এবং এই অগণিত শিল্ড তাপীয় বিকিরণকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে।

(৪) অনুঘটক। ছোট কণার আকার, উচ্চ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং এয়ারজেলের কম ঘনত্বের কারণে এয়ারজেল অনুঘটকের কার্যকলাপ এবং নির্বাচনীতা প্রচলিত অনুঘটকের তুলনায় অনেক বেশি, এবং সক্রিয় উপাদানগুলি ক্যারিয়ারে খুব সমানভাবে ছড়িয়ে পড়তে পারে এবং এর চমৎকার তাপীয় স্থিতিশীলতাও রয়েছে, যা কার্যকরভাবে পার্শ্ব প্রতিক্রিয়ার ঘটনা কমাতে পারে।

(৫) শব্দ নিরোধক। অ্যারোজেলের কম শব্দ বেগের বৈশিষ্ট্য এগুলিকে অ্যাকোস্টিক বিলম্ব বা উচ্চ তাপমাত্রার শব্দ নিরোধকের জন্য একটি আদর্শ উপাদান করে তোলে। অ্যারোজেলের অ্যাকোস্টিক প্রতিবন্ধকতার পরিবর্তনশীল পরিসর বড় [5 ~ 103kg/(㎡-s)], যা অতিস্বনক ডিটেক্টরের জন্য আরও আদর্শ অ্যাকোস্টিক প্রতিরোধের সংযোগকারী উপাদান। অতিস্বনক জেনারেটর এবং ডিটেক্টরের জন্য ব্যবহৃত পাইজোইলেকট্রিক সিরামিকের অ্যাকোস্টিক প্রতিরোধের পরিমাণ 107×1.5kg/(㎡-s), যেখানে বাতাসের অ্যাকোস্টিক প্রতিরোধের পরিমাণ মাত্র 107kg/(㎡-s)। পাইজোইলেকট্রিক সিরামিক এবং বাতাসের মধ্যে অ্যাকোস্টিক প্রতিরোধের সংযোগকারী উপাদান হিসাবে 400/1 তরঙ্গদৈর্ঘ্য পুরুত্ব এবং প্রায় 4g/cm³ ঘনত্বের সিলিকন এয়ারজেল ব্যবহার করলে শব্দের তীব্রতা 0.3dB বৃদ্ধি পেতে পারে, অ্যাকোস্টিক তরঙ্গের সংক্রমণ দক্ষতা উন্নত হতে পারে এবং ডিভাইস অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাত হ্রাস করতে পারে।

(৬) পরিস্রাবণ কর্মক্ষমতা। ন্যানোস্ট্রাকচার্ড অ্যারোজেলগুলি একটি নতুন ধরণের অত্যন্ত দক্ষ গ্যাস পরিস্রাবণ উপাদান হিসাবেও ব্যবহার করা যেতে পারে। এর ব্যতিক্রমীভাবে বৃহৎ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের কারণে, বিজ্ঞানীরা অ্যারোজেলগুলিকে "সুপার স্পঞ্জ" হিসাবে উল্লেখ করেছেন এবং জলে দূষণকারী পদার্থ শোষণ, জল থেকে সীসা এবং পারদ শোষণের জন্য আদর্শ, যা পরিবেশগত বিপর্যয় মোকাবেলার জন্য এগুলিকে একটি চমৎকার উপাদান করে তোলে।

(৭) আলোকীয় বৈশিষ্ট্য। বিশুদ্ধ SiO₂ এয়ারজেল স্বচ্ছ এবং বর্ণহীন, এবং এর প্রতিসরাঙ্ক (১.০০৬~১.০৬) বাতাসের খুব কাছাকাছি, যার অর্থ হল SiO₂ এয়ারজেলের আপতিত আলোর প্রতিফলন ক্ষতি প্রায় নেই এবং এটি কার্যকরভাবে সূর্যালোক প্রেরণ করতে পারে। অতএব, এটি অন্তরক এবং শব্দ হ্রাসকারী কাচ তৈরিতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

আরও তথ্যের জন্য অথবা টেকনিক্যাল ডেটা শিট ও মেটেরিয়াল সেফটি ডেটা শিট-এর জন্য, অনুগ্রহ করে আমাদের সাথে ইমেইলে যোগাযোগ করুন: [email protected] , অথবা এই নম্বরে ভয়েস কল করুন: +86-28-8411-1861।

কিছু ছবি এবং লেখা ইন্টারনেট থেকে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে, এবং কপিরাইট মূল লেখকের। যদি কোনও লঙ্ঘন থাকে, তাহলে মুছে ফেলার জন্য আমাদের সাথে যোগাযোগ করুন।