دو سال بعد ژنفا زی و همکارانش[۵۹] نانوذرات فریت کبالت را به روش هم‌نهشت شیمیایی و خشک شدن در هوا در دمای۸۰ درجه سانتی گراد تهیه کردند. اندازه قطر نانوذرات سنتز شده nm 20 تا nm 30 بود و دمای کوری در فرایند افزایش دما کمتر از فرایند کاهش دما بود. مقدار اشباع مغناطیسی این ذرات emu/g 77/61 بهدست آمد که نسبت که مقدار کپه آن کوچک‌تر بود. در این پژوهش مقدار پایین نیروی وادارندگی به دو دلیل اتفاق می‌افتد: ذرات فریت ممکن است ساختار چند دامنه داشته باشند. شکل‌گیری چند دامنه‌ها و حرکت دیوارهای دامنه می‌تواند کاهش دامنه را نتیجه دهد. همچنین اگر اندازه بحرانی ذرات [۵۵] بهدست آمده بزرگ‌تر از قطر میانگین ذرات باشد، رفتار تک دامنه را از خود نشان می‌دهند. آنها گزارش کردند که کاهش وادارندگی نمونه‌ها به رفتار وابسته به اندازه ذرات بستگی دارد [۵۶].
بلازینسکی و همکارانش[۶۰] در پژوهشی که در سال ۲۰۱۳ انجام دادند، سیلیکا آئروژل را با روش سل-ژل و فرایند فوق بحرانی تهیه کردند. آنها دریافتند که روش خشک کردن فوق بحرانی مؤثرترین روش برای بهدست آوردن بهترین ویژگی این محصولات است. بدین منظور آنها دستگاه خشک کن فوق بحرانی را برای خود ساختند که فشار و دما به طور دستی تنظیم می‌شد و مرحله مهم در آماده سازی سیلیکا آئروژل‌ها بود. به این ترتیب آنها سیلیکا آئروژل‌های شفاف با مساحت سطح ویژه بالا بهدست آوردند [۵۷].
در گزارشی دیگر در سال ۲۰۱۴ ساجیا و همکارانش[۶۱] پودر آمورف فریت کبالت را به روش سل-ژل تهیه کردند و این روش را بهترین روش تهیه نانوذرات عنوان کردند. آنها دریافتند که عملیات حرارتی برای تجزیه کامل مقدار مواد آلی و نیترات حاضر در پودر آمورف لازم است. در این فرایند برای جلوگیری از ته‌نشینی یا رسوبگذاری این واکنش اسید سیتریک به آن اضافه کردند و سپس مراحل خشک کردن و عملیات حرارتی انجام شد. پارامترهای عملیات حرارتی، مرحله نهایی در آماده‌سازی نانوذرات فریت کبالت بودند که بررسی شدند. ساختار اسپینل در همه نمونه‌های آنها شکل گرفته بود و هنگامی که ذرات شروع به رشد کردند ناخالصی‌ها حذف شد. ویژگی مغناطیسی مرتبط با رفتار فریمغناطیس این نمونه‌ها مقدار emu/g 62 برای اشباع مغناطیسی را نشان می‌دهد [۵۸].
در جدیدترین پژوهشی که درباره آماده سازی و ارزیابی نانوکامپوزیت سیلیکا آئروژل/فریت در سال ۲۰۱۴ صورت گرفته است، کاتاگر و همکارانش[۶۲] نانوذرات فریت را به روش ته‌نشینی آماده کردند و سپس TMOS را به آن اضافه نمودند. برای این کار آنها O2H6. ۲NiCl، O2H6. ۳FeCl و ۲ZnCl را با اضافه کردن آب مقطر حل کردند. PH محلول در رفلاکس ۱۱۰ درجه سانتی گراد به مدت ۲۴ ساعت ۱۳ تنظیم شده بود. با حذف NaOH که برای PH اضافه شده بود، و شستن مکرر با آب مقطر و اتانول نانوذرات نتیجه شدند. بعد از بهدست آمدن نانوذرات به طور مستقیم به TMOS اضافه شدند و ۳NH و آب دیونیزه به عنوان کاتالیست برای تهیه سل همگن اضافه گردیدند. برای مرحله پیر سازی قالب‌های حاوی سل را در اتانول به مدت ۲ ساعت و دمای ۵۰ درجه سانتی گراد پیرسازی کردند و در نهایت ژل خیس را با خشک کردن فوق بحرانی کربن دی اکسید بهدست آوردند. تحقیقات آنها نشان داد که زمان ژل شدن با افزایش نسبت مولی اتانول/TMOS افزایش یافت. همچنین به دلیل کشش سطحی اتانول، نمونه‌ها منقبض می‌شوند یا ترک می‌خورند. نانوکامپوزیت بهدست آمده ساختار اسکلت شبکه‌ی سه بعدی را حفظ کرد. مساحت سطح ویژه با افزایش مقدار فریت از /g2m 700 تا /g2m 300 تغییر کرد. به علاوه ویژگی مغناطیسی فریت در ساختار نانو کامپوزیت تغییر نکرد [۵۹].
۳-۵ برخی از کاربردهای آئروژل
۳-۵-۱ آئروژل‌ها به عنوان کامپوزیت
همانطور که پیشماده الکوکسید سیلیکون برای شکل‌گیری شبکه‌ی ژل با اکسیدهای فلزی دیگر به اندازه‌ی کافی واکنشی است، مطالعات زیادی در زمینه سنتز سیلیکا آئروژل برای کاربردهای مختلف صورت گرفته است [۱].
۳-۵-۲ آئروژل‌ها به عنوان جاذب
آئروژل‌های فوق آبگریز و انعطافپذیر برای در جذب حلال‌های معدنی و روغن‌ها سنتز شدند. ونکاتشوارا رائو و همکارانش[۶۳] چگالی جذب و واجذب سیلیکا آئروژل‌های فوق آبگریز را با بهره گرفتن از یازده حلال و سه روغن بررسی کردند [۶۰].
۳-۵-۳ آئروژل‌ها به عنوان حسگر
آئروژل‌ها تخلخل بالا، حفره‌های در دسترس، و سطح در معرض بالا دارند. از این رو کاندیداهای خوبی برای استفاده به عنوان حسگر هستند.بر اساس مطالعه وانگ و همکارانش[۶۴] روی آئروژل لایهی نازک نانوذرات سیلیکا آئروژل نشان داد که مقاومت الکتریکی به طور قابل ملاحظه‌ای با افزایش رطوبت کاهش یافت. زیروژل همان مواد حساسیت کم‌تری را نشان داد. آئروژل‌هایی که اصلاح سطح شدند در مقایسه با آئروژل‌های آبگریز کمتر تحت تأثیر رطوبت قرار گرفتند و می‌توانند به عنوان ضد زنگ و عوامل آبگریز مورد استفاده قرار بگیرند [۶۱].
چن و همکارش[۶۵] آئروژل‌هایی را برای کاربرد حسگرهای زیستی مطالعه کردند. در مطالعه آنها، آئروژل‌های مزوحفره به وسیله پلیمریزاسیون سل-ژل با یک مایع یونی به عنوان حلال تهیه کردند. نتایج نشان می‌دهدکه آئروژل آماده شده می‌تواند به عنوان یک بسترشناسایی برای اسید نوکلوئیدها به کار رود [۶۲].
۳-۵-۴ آئروژل به عنوان مواد با ثابت دی الکتریک پایین
لایه نازک‌های آئروژل ۲SiO توجه خاصی را به خود اختصاص داد، به دلیل ثابت دی الکتریک خیلی پایین، تخلخل و پایداری حرارتی بالا. پارک و همکارانش[۶۶] لایه نازک سیلیکا آئروژل را برای لایهی داخلی دی الکتریک مورد بررسی قرار دادند و ثابت دی الکتریک را تقریبا ۹/۱ اندازه‌گیری کردند. آنها ثابت دی الکتریک بسیار پایین فیلم‌های آئروژل را برای لایهی داخلی مواد دی الکتریک تولید کردند. فیلم های سیلیکا آئروژل به ضخامت ۹۵۰۰، % ۵/۷۹ تخلخل، و ثابت دی الکتریک پایین ۲ با روش فرایند خشک کردن محیط با بهره گرفتن از n-هپتان به عنوان حلال خشک کن بهدست آوردند [۶۳].
۳-۵-۵ آئروژل به عنوان کاتالیزور
مساحت سطح ویژه‌ی بالای آئروژل‌ها منجر به کاربردهای زیادی می‌شود، از جمله جاذب شیمیایی برای پاکسازی نشتی. این ویژگی کاربرد زیادی را به عنوان کاتالیزور یا حامل کاتالیزور به همراه دارد. آئروژل‌ها در کاتالیست‌های همگن مناسب هستند، زمانی که واکنش‌دهنده‌ها هم در فاز مایع و هم در فاز گاز هستند [۲۷].
۳-۵-۶ آئروژل به عنوان ذخیره سازی
تخلخل بالا و مساحت سطح زیاد سیلیکا آئروژل‌ها می‌تواند برای کاربردهایی مثل فیلترهای گازی، جذب رسانهای برای کنترل اتلاف، محصور سازی، ذخیره سوخت هیدروژن به کار رود. آئروژل‌ها می‌توانند در مقابل تنش گذار مایع/گاز مقاومت کنند زیرا بافت آنها در طول پخت تقویت شد به عنوان مثال در ذخیره سازی، انتقال مایعات چون سوخت موشک‌ها کار برد دارد. به علاوه وزن پایین آئروژل‌ها بزرگ‌ترین مزیت است که در سیستم حمل دارو به دلیل ویژگی زیست سازگار آنها مورد استفاده است [۶۴]. کربن آئروژل‌ها در ساخت الکتروشیمی ابر خازن دو لایه کوچک استفاده شد. ابر خازن‌های آئروژل مقاومت ظاهری پایینی در مقایسه با ابر خازن‌های معمولی دارد و می‌تواند جریان بالا را تولید یا جذب کند.
۳-۵-۷ آئروژل‌ها به عنوان قالب
فیلم‌های سیلیکا آئروژل برای سلول‌های خورشیدی رنگ حساس استفاده شدند. مساحت سطح ویژه‌ی فیلم‌های آئروژل روی فیلم‌های شیشه‌ای رسانا تهیه شدند. نشست لایه اتمی برای پوشش قالب آئروژل با ضخامت‌های مختلف ۲TiO با دقت کمتر از نانومتر انجام شد. غشاء آئروژل پوشش داده شده با ۲TiO در سلول خورشیدی رنگ حساس گنجانیده شد. طول نفوذ شارژ با افزایش ضخامت ۲TiO افزایش یافت که منجر به افزایش جریان شد [۶۵].
۳-۵-۸ آئروژل به عنوان عایق گرما
جدای از تخلخل بالا و چگالی پایین یکی از جذاب‌ترین ویژگی‌های آئروژل رسانندگی گرمایی پایین آنها است، علاوه بر این، از یک شبکه‌ی سه بعدی با ذرات ریز متصل شده تشکیل شده‌اند. بنابراین انتقال گرما از میان بخش جامد آئروژل‌ها از طریق مسیر پر پیچ و خمی است. فضای اشغال نشده در یک جامد توسط آئروژل به طور معمول با هوا پر شده مگر آن که تحت خلاء مهروموم شده باشد. این گازها می‌توانند انرژی حرارتی را از طریق آئروژل انتقال دهند. حفره‌های آئروژل باز هستند و اجازه عبور گاز از میان مواد را می‌دهند [۲۷].
۳-۵-۹ آئروژل‌ها در کاربرد فضایی
ناسا از آئروژل‌ها برای به دام انداختن ذرات گرد و غبار روی فضاپیما استفاده کرد. ذرات در برخورد با جامد اسیر شده، گازها تبخیر می‌شوند و ذرات در آئروژل به دام می‌افتند [۲۷].
جدول ۳-۱ کاربردهای مختلف آئروژل‌ها را به طور مختصر نشان می‌دهد.
۳-۶ خلاصه
در این فصل پس از مقدمه‌ی کوتاه، اندکی در مورد سنتز آئروژل با روش سل-ژل گفته شد. پس از آن فرایند‌های لازم برای شکل‌گیری ژل بیان شد و سپس تکنیک‌های مختلف خشک کردن و شرایط لازم برای این کار با مختصری توضیح نوشته شد. بعد مروری کوتاه به برخی از تلاش‌های انجام شده در این زمینه داشتیم و در آخر برخی از کاربردهای مختلف آئروژل‌ها را با ذکر مثال درج شد.
جدول ۳-۱ کاربردهای مختلف آئروژل‌ها [۲۷].
| خاصیت | ویژگی | کاربرد |
| رسانایی الکتریکی |
|
|
فرم در حال بارگذاری ...