सोल-जेल प्रोसेसिंग

यह कैसे काम करती है

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   सोल बनाएँ। किसी धातु या सिलिकॉन वाले तरल रसायन (जैसे TEOS, सिलिकॉन का एक यौगिक) को पानी, अल्कोहल और थोड़े अम्ल या क्षार के साथ मिलाया जाता है। अभिक्रियाएँ कुछ नैनोमीटर चौड़े कण बनाती हैं, जिससे सोल बनता है: ऐसा तरल जिसमें नन्हे ठोस कण तैरते हैं।

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   आकार दें। तरल रहते हुए ही सोल को पार्ट पर डिप-कोट या स्पिन-कोट किया जाता है, छिड़का जाता है, मोल्ड में ढाला जाता है, या रेशों में खींचा जाता है।

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   जेल बनने दें। कण आपस में जुड़कर ऐसा जाल बनाते हैं जो पूरे आयतन में फैलता है और तरल को फँसा लेता है, जैसे जिलेटिन जमती है। इसमें मिनटों से दिन लगते हैं; उसे और देर रखने (एजिंग) से जाल मज़बूत होता है।

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   सुखाएँ। धीमा वाष्पीकरण जाल को सिकोड़कर सघन, काँच जैसे ज़ेरोजेल में बदल देता है और जल्दबाज़ी करने पर वह चटक सकता है। तरल के क्रिटिकल पॉइंट से ऊपर सुखाना (सुपरक्रिटिकल ड्राइंग, जिसमें पृष्ठ तनाव नहीं होता) जाल को खुला रखता है, और ऐसा एयरोजेल मिलता है जो ज़्यादातर हवा होता है।

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   पकाएँ। आमतौर पर 400–1,200 °C तक गर्म करने से बचे कार्बनिक पदार्थ जल जाते हैं और छिद्र सिंटर होकर बंद हो जाते हैं, जिससे सघन काँच, सिरेमिक या कठोर कोटिंग मिलती है। यह सिलिका काँच को पिघलाने के लिए ज़रूरी लगभग 1,700 °C से बहुत कम है। एयरोजेल अक्सर बिना पकाए इस्तेमाल होते हैं।

मुख्य तथ्य

सामग्री

सिलिका, टाइटेनिया, ज़िरकोनिया, एल्युमिना और मिश्रित ऑक्साइड; काँच और प्लास्टिक के हाइब्रिड

आम पार्ट

ऑप्टिकल और एंटी-रिफ़्लेक्शन कोटिंग, सुरक्षात्मक फ़िल्में, एयरोजेल इंसुलेशन, बारीक सिरेमिक पाउडर, रेशे

पार्ट का आकार

लगभग किसी भी आकार के पार्ट पर नैनोमीटर से कुछ माइक्रोमीटर मोटी फ़िल्में; ठोस टुकड़े आमतौर पर केवल कुछ सेंटीमीटर के होते हैं, क्योंकि सुखाने में बड़े टुकड़े चटक जाते हैं

सटीकता

फ़िल्म की मोटाई लगभग दसियों नैनोमीटर तक नियंत्रित की जा सकती है

सतह की फ़िनिश

बहुत चिकनी, ऑप्टिकली पारदर्शी फ़िल्में

किस बैच साइज़ के लिए उपयुक्त

लैब के इकलौते नमूनों से लेकर काँच के लिए लगातार चलती कोटिंग लाइनों तक

टूलिंग और मशीन की लागत

कोटिंग के लिए कम: काँच के बर्तन और डिप या स्पिन कोटर कुछ हज़ार डॉलर से; सुपरक्रिटिकल ड्रायर कहीं ज़्यादा महँगे

गति

कोटिंग में मिनट लगते हैं; जेल बनने में घंटे से दिन; ठोस टुकड़े सुखाने में दिन भी लग सकते हैं

ताक़तें और सीमाएँ

कहाँ इस्तेमाल होती है

• ऑप्टिक्सलेंसों और काँच पर एंटी-रिफ़्लेक्शन और फ़िल्टर कोटिंग
• इमारतें और ऊर्जाएयरोजेल इंसुलेशन कंबल, सोलर काँच पर कोटिंग
• इलेक्ट्रॉनिक्स और सेंसरपतली ऑक्साइड फ़िल्में, गैस और नमी के सेंसर
• सुरक्षात्मक कोटिंगधातु और प्लास्टिक पर खरोंच- और जंग-रोधी फ़िल्में
• अंतरिक्ष विज्ञानएयरोजेल धूल संग्राहक, जैसे NASA के Stardust मिशन पर
• सिरेमिक और उत्प्रेरकबहुत बारीक, शुद्ध पाउडर और छिद्रयुक्त उत्प्रेरक आधार

इसे कैसे पहचानें

• पतली कोटिंग प्रकाश के व्यतिकरण से साबुन के बुलबुले की तरह हल्के इंद्रधनुषी या नीले रंग दिखाती हैं।
• एंटी-रिफ़्लेक्शन लेंस झुकाने पर थोड़े रंगीन दिखते हैं और बहुत कम रोशनी लौटाते हैं।
• एयरोजेल जमे हुए नीले धुएँ जैसा दिखता है और लगभग भारहीन लगता है।
• हवा में सुखाए बड़े टुकड़े छोटे होते हैं और उनमें बारीक दरारें दिख सकती हैं।

तुलना करें

देखें

Aerogels: The Materials Science of Empty Space

University of California Television (UCTV) · लैब विशेषज्ञ से सोल-जेल रसायन, पहले चरणों के लाइव डेमो के साथ (लगभग 5:00 से)

Making aerogel

NileRed · घर पर पूरा रास्ता: मिलाना, जेल बनाना, सॉल्वेंट एक्सचेंज, सुपरक्रिटिकल ड्राइंग

Supercritical fluids

nottinghamscience · विशेष सुखाने वाला चरण कैसे काम करता है

I Waterproofed Myself With Aerogel!

Veritasium · तैयार एयरोजेल कैसा होता है और किस काम आता है

असली तस्वीरें देखें

• Wikipedia: Sol–gel process — सोल से फ़िल्म, ज़ेरोजेल और एयरोजेल तक के प्रोसेस आरेख
• Wikimedia Commons फ़ोटो खोज