शास्त्रज्ञांनी निसर्गप्रेरित अशी रचना केली आहे कार्बन ध्रुवीय अस्वलाच्या केसांच्या मायक्रोस्ट्रक्चरवर आधारित ट्यूब एअरजेल थर्मल इन्सुलेट सामग्री. हे हलके, अत्यंत लवचिक आणि अधिक कार्यक्षम उष्णता इन्सुलेटर ऊर्जा-कार्यक्षम इमारतीच्या इन्सुलेशनसाठी नवीन मार्ग उघडते.
ध्रुवीय अस्वल थंड आर्क्टिक सर्कलमध्ये थंड आणि दमट हवामानात उष्णता कमी होण्यापासून बचाव करण्यासाठी केस प्राण्यांना मदत करतात. ध्रुवीय अस्वलाचे केस मानवी केसांसारखे किंवा इतर केसांपेक्षा नैसर्गिकरित्या पोकळ असतात सस्तन प्राण्यांचे. प्रत्येक केसांच्या स्ट्रँडचा मध्यभागी एक लांब, दंडगोलाकार कोर असतो. पोकळींचा हा आकार आणि अंतर यामुळेच ध्रुवीय अस्वलाच्या केसांना वेगळा पांढरा आवरण मिळतो. या पोकळ्यांमध्ये अपवादात्मक उष्णता-धारणा, पाणी प्रतिरोधकता, लवचिकता इत्यादी अनेक गुणधर्म असतात ज्यामुळे ते खूप चांगले थर्मल इन्सुलेटर साहित्य बनतात. पोकळ केंद्रे उष्णतेची हालचाल प्रतिबंधित करतात आणि डिझाइननुसार प्रत्येक स्ट्रँड अत्यंत हलके बनवतात. तसेच, ध्रुवीय अस्वलाच्या केसांचा ओला न करता येणारा स्वभाव प्राणी जेव्हा शून्याखालील तापमानात आणि दमट परिस्थितीत पोहत असतो तेव्हा त्यांना उबदार ठेवतो. अशा प्रकारे ध्रुवीय अस्वलाचे केस हे सिंथेटिक मटेरियल डिझाइन करण्यासाठी खूप चांगले मॉडेल आहे जे ध्रुवीय अस्वलाच्या केसांप्रमाणे नैसर्गिकरित्या उष्णतेपासून कार्यक्षम इन्सुलेशन प्रदान करू शकते.
6 जून रोजी प्रकाशित झालेल्या एका नवीन अभ्यासात Chem, शास्त्रज्ञांनी स्वतंत्र ध्रुवीय अस्वलांच्या केसांच्या सूक्ष्म रचनांपासून प्रेरणा घेऊन आणि त्याची नक्कल करून एक नवीन इन्सुलेटर विकसित केला आहे आणि त्यामुळे त्याचे सर्व अद्वितीय गुणधर्म प्राप्त केले आहेत. त्यांनी लाखो सुपर-लवचिक, हलक्या वजनाच्या पोकळ-आऊट कार्बन ट्यूब तयार केल्या, प्रत्येक केसांच्या स्ट्रँडच्या आकाराच्या आणि त्यांना एअरजेल ब्लॉकमध्ये जखमा केल्या. डिझाईन प्रक्रिया प्रथम टेल्युरियम (Te) नॅनोवायरपासून केबल हायड्रोजेल बनवण्यापासून सुरू झाली ज्याला कार्बन शेलने लेपित केले होते. मग त्यांनी या हायड्रोजेलपासून कार्बन ट्यूब एअरजेल (CTA) तयार केले आणि ते प्रथम कोरडे केले आणि नंतर ते 900 °C तापमानावर आर्गॉन जड वातावरणात ते नॅनोवायर काढून टाकले. हे अनोखे डिझाईन CTA ला उत्कृष्ट थर्मल इन्सुलेटर बनवते आणि 1434 mm/s च्या वेगाने रिबाऊंड केल्यामुळे निसर्गात अति-लवचिक देखील आहे. सर्व पारंपारिक लवचिक सामग्रीच्या तुलनेत हे सर्वात वेगवान आहे. ध्रुवीय अस्वलाच्या केसांपेक्षा ते अधिक लवचिक असल्याचे लेखकांनी नमूद केले आहे.
कार्बन ट्यूब्सच्या पोकळ रचनेमुळे, सामग्री उत्कृष्ट थर्मल चालकता दर्शवते जी कोरड्या हवेपेक्षा कमी असते कारण सामग्रीचा अंतर्गत व्यास हवेच्या मुक्त मार्गापेक्षा कमी असतो. 3% सापेक्ष आर्द्रतेसह खोलीच्या तपमानावर 56 महिने संग्रहित केल्यानंतर सामग्रीची थर्मल चालकता राखून दीर्घायुष्य दाखवले. CTA 8 kg/m3 घनतेसह हलके आहे; बहुतेक उपलब्ध थर्मल इन्सुलेटर सामग्रीपेक्षा हलके. ते ओले न करता येणारे असल्याने पाण्यावर त्याचा परिणाम होत नाही. तसेच, सीटीएची यांत्रिक रचना वेगवेगळ्या स्ट्रेनवर असंख्य कॉम्प्रेस-रिलीझ चक्रांनंतरही राखली जाते.
सध्याच्या अभ्यासात नवीन कार्बन ट्यूब एअरजेलचे वर्णन केले आहे - जे ध्रुवीय अस्वल केसांच्या पोकळ ट्यूब डिझाइनपासून प्रेरित आहे - जे उत्कृष्ट थर्मल इन्सुलेटर म्हणून कार्य करते. उपलब्ध इतर एअरजेल इन्सुलेशन सामग्रीच्या तुलनेत, हे ध्रुवीय-अस्वल प्रेरित पोकळ-ट्यूब डिझाइन वजनाने हलके आहे, उष्णता प्रवाहाला अधिक प्रतिरोधक आहे, जलरोधक आहे आणि आयुष्यभर खराब होत नाही.
सुधारित आणि अधिक कार्यक्षम थर्मल इन्सुलेशन प्रणाली प्राथमिक ऊर्जा वापर वाचवण्याचे वचन देतात. ऊर्जा आता पुरवठा कमी आहे ऊर्जा खर्च वाढत आहेत. ऊर्जेची बचत करण्याचा एक मार्ग म्हणजे थर्मल इन्सुलेशन सुधारणे इमारती. एरोजेल्स आधीच अशा प्रकारच्या विविध प्रकारच्या ऍप्लिकेशन्ससाठी उत्तम आश्वासने दर्शवत आहेत. या अभ्यासामुळे इमारती, एरोस्पेस उद्योग, विशेषत: अतिपरिस्थितीतील अनुप्रयोगांसाठी हलके वजन, अति-लवचिक आणि थर्मल इन्सुलेट असलेल्या उच्च कार्यक्षमता सामग्रीची रचना करण्याचे मार्ग खुले होतात. त्याच्या अत्यंत स्ट्रेच क्षमतेमुळे, त्याचे आकर्षण विविध अनुप्रयोगांसाठी वर्धित केले आहे.
***
{उद्धृत स्रोतांच्या सूचीमध्ये खाली दिलेल्या DOI लिंकवर क्लिक करून तुम्ही मूळ शोधनिबंध वाचू शकता}
स्त्रोत
झान, एच आणि इतर. 2019. बायोमिमेटिक कार्बन ट्यूब एअरजेल सुपर-लवचिकता आणि थर्मल इन्सुलेशन सक्षम करते. केम. http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2019.04.025
