Kľúčový rozdiel medzi aerogélom a xerogélom je v tom, že aerogély sa tvoria, keď sa kvapalina z gélu extrahuje v superkritickom stave, zatiaľ čo xerogél vzniká, keď sa kvapalina z gélu odparuje pri izbovej teplote.
Nanoadsorbenty na báze gélu možno vo všeobecnosti rozdeliť na aerogély, hydrogély a xerogély. Aerogély a xerogély môžeme opísať ako sušené gély, ktoré si po procese sušenia môžu zachovať svoju poréznu textúru. Toto zadržanie môže byť úplné alebo čiastočné. Tieto porézne gély majú atraktívne vlastnosti, ktoré vyplývajú z mimoriadnej flexibility spracovania sol-gélu. Môžeme to kombinovať s rôznymi technikami sušenia, čo môže viesť k aerogélom alebo xerogélom.
Čo je aerogél?
Aerogél možno definovať ako tuhú látku, ktorá vzniká z gélu sušením v superkritickom stave. Proces sušenia v aerogéloch možno opísať ako lyofilizáciu, superkritické sušenie alebo sušenie pri okolitom tlaku. Aerogél je ľahký materiál a vykazuje veľkú plochu, ktorá sa pohybuje medzi 200 – 1000 m2/g. Má mnoho dôležitých vlastností, ako napríklad:
- Veľké množstvo kontrolovanej distribúcie veľkosti pórov
- Vysoká vodivosť
- Transparentnosť
- Nízka hustota
- Flexibilita
- Nízka dielektrická konštanta
- Vysoká mechanická pevnosť
Obrázok 01: Injekčná liekovka aerogélu
Tieto vlastnosti robia aerogél silným kandidátom pre širokú škálu aplikácií, ako je napríklad adsorpcia nečistôt vo vode. V porovnaní s tým tento typ gélu vykazuje veľkú plochu povrchu a pórovitosť spolu s veľkým objemom pórov. Existujú rôzne typy aerogélov, vrátane aerogélov na báze grafénu, aerogélov na báze oxidu kremičitého, aerogélov na báze zeolitu atď. Toto sú najbežnejšie príklady aerogélov. Navyše, tieto aerogély sa dajú ľahko modifikovať a funkcionalizovať, aby sa zlepšila selektívna adsorpcia prostredníctvom elektrostatickej interakcie.
Čo je Xerogel?
Xerogél je tuhá forma gélu získaná sušením s nerušeným zmršťovaním. Proces sušenia xerogélov zahŕňa odparovanie rozpúšťadla za štandardných podmienok s použitím bežných metód. Xerogély sú mezoporézne materiály s vysokou tepelnou stabilitou. Najdôležitejšie vlastnosti xerogélu sú nasledovné:
- Netoxický
- Nákladovo efektívne
- Biokompatibilný
- Veľký povrch
- Vysoká pórovitosť
- Dá sa ľahko upraviť
Najčastejšími príkladmi xerogélov sú xerogély na báze uhlíka a aerogély na báze oxidu kremičitého. Toto sú väčšinou štúdie na čistenie vody.
Obrázok 02: Porézny xerogél
Pri zvažovaní procesu sušenia sa alkogél alebo hydrogél, ktorý sa získa z iného procesu, premení na xerogél. Pri tomto procese sa objem zníži o množstvo, ktoré sa rovná objemu kvapaliny, ktorá sa stratí odparovaním. Okrem toho dochádza ku zmršťovaniu gélu v dôsledku kapilárnych síl, ktoré sú vyvíjané kvapalinou vyplňujúcou póry na stenu pórov. Toto je fáza, v ktorej dochádza k najväčším zmenám objemu, hmotnosti, hustoty a štruktúry. Potom môže zmršťovanie prestať, pretože vysušená gélová sieť dosiahla značnú tuhosť.
Aký je rozdiel medzi aerogélom a xerogélom?
Kľúčový rozdiel medzi aerogélom a xerogélom je v tom, že aerogély sa tvoria, keď sa kvapalina z gélu extrahuje v superkritickom stave, zatiaľ čo xerogél sa tvorí, keď sa kvapalina z gélu odparuje pri izbovej teplote. Aerogél má navyše porovnateľne väčší povrch ako xerogél.
Nižšie uvedená infografika predstavuje rozdiely medzi aerogélom a xerogélom v tabuľkovej forme na porovnanie vedľa seba.
Zhrnutie – Aerogel vs Xerogel
Aerogel a xerogél sú dôležité typy pevných gélových materiálov. Kľúčový rozdiel medzi aerogélom a xerogélom je v tom, že aerogély sa tvoria, keď sa kvapalina z gélu extrahuje v superkritickom stave, zatiaľ čo xerogél vzniká, keď sa kvapalina z gélu odparuje pri izbovej teplote.
