بررسی ارتباط خواص با ساختار ایروژل نانو کامپوزیتی سیلیکا / خاک رس

ایروژل سیلیکا ماده ای ابرعایق با ساختار نانومتری است که در صنایع مختلف از هوا فضا تا عایق های خانگی مورد توجه قرار گرفته است. تاکنون، کار های تحقیقاتی زیادی روی تهیه این نوع ایروژل و بررسی خواص آن انجام شده است، ولی جزئیات دانش فنی ساخت آن بومی نشده است، که بومی سازی آن یعنی کسب دانش ساخت ایروژل سیلیکا با خواص مطلوب یکی از اهداف این تحقیق است. از طرفی خواص مکانیکی ایروژل های سیلیکا پایین است که کاربرد آنها را محدود می کند. در این تحقیق برای افزایش خواص مکانیکی و رفع مشکل یاد شده، از نانوفناوری استفاده شده و تقویت ایروژل سیلیکا با افزودن و پراکنش صفحات سیلیکاتی و حصول مرفولوژی نانوکامپوزیتی انجام شده است. برای ساخت ایروژل سیلیکا از روش سل-ژل استفاده شد. پیش محصول آلکواکسیدی تترا اتوکسی -سیلان، اتانول، آب و کاتالیست بازی هیدروکسید آمونیوم، با یکدیگر مخلوط شده، تشکیل ژل دادند. سپس ژل تولید شده اصلاح سطحی شده، به روش فوق بحرانی دی ا کسید کربن خشک شد. برای ساخت ایروژل نانوکامپوزیتی، در حین فرآیند سل-ژل، کائولینیت و کلوزیت b30 هر کدام در مقادیر 5% و 10% وزنی نسبت به جرم نهایی ایروژل، به سل افزوده شد. در نهایت نمونه های ساخته شده مورد ارزیابی قرار گرفتند. چگالی تمامی نمونه ها کمتر از 3g/cm 1/0 و درصد تخلخل حجمی آنها بیش از 95% بود. برای بررسی میزان آبگریزی از آزمون زاویه تماس قطره آب استفاده شد و نتیجه فوق آبگریز بودن سطح تمام نمونه ها تائید شد. سپس نمونه ها تحت آزمون فشاری قرار گرفتند و استحکام فشاری و مدول فشاری آنها بدست آمد. نتایج نشان داد خاک رس کلوزیت b30 به عنوان تقویت کننده در ایروژل سیلیکا به میزان 5% وزنی، باعث افزایش 2/22% استحکام فشاری و 33/23% مدول فشاری نسبت به ایروژل سیلیکا می شود که در این تحقیق مطلوب ترین نمونه از نظر افزایش خواص مکانیکی است. اما، کائولینیت به عنوان تقویت کننده، باعث کاهش استحکام فشاری می-شود. لازم به ذکر است افزودن دو نوع خاک رس ذکر شده مقدار نمای m را برای رابطه حاکم بین چگالی و مدول فشاری برای ایروژل های نانوکامپوزیتی، نسبت به این مقدار برای ایروژل خالص سیلیکائی افزایش داد.