वैज्ञानिकों ने ध्रुवीय भालू के बालों की सूक्ष्म संरचना के आधार पर प्रकृति से प्रेरित कार्बन ट्यूब एयरजेल थर्मल इंसुलेटिंग सामग्री तैयार की है। यह हल्का, अत्यधिक लोचदार और अधिक कुशल गर्मी इन्सुलेटर ऊर्जा कुशल भवन इन्सुलेशन के लिए नए रास्ते खोलता है
ध्रुवीय भालू ठंडे आर्कटिक सर्कल में ठंडी और आर्द्र जलवायु परिस्थितियों में बाल जानवरों को गर्मी के नुकसान को रोकने में मदद करते हैं। मानव बाल या अन्य स्तनधारियों के विपरीत ध्रुवीय भालू के बाल प्राकृतिक रूप से खोखले होते हैं। प्रत्येक बाल स्ट्रैंड में एक लंबा, बेलनाकार कोर होता है जो इसके केंद्र से होकर गुजरता है। यह गुहाओं का आकार और अंतर है जो ध्रुवीय भालू के बालों को अलग सफेद कोट देता है। इन गुहाओं में असाधारण गर्मी-धारण, जल प्रतिरोध, लोच आदि जैसे गुण होते हैं जो उन्हें एक बहुत अच्छा थर्मल इन्सुलेटर सामग्री बनाते हैं। खोखले केंद्र गर्मी की गति को प्रतिबंधित करते हैं जबकि डिजाइन-वार हर स्ट्रैंड को बेहद हल्का बनाते हैं। इसके अलावा, ध्रुवीय भालू के बालों की गैर-गीला प्रकृति जानवरों को गर्म रखती है जब वे उप-शून्य तापमान में तैर रहे होते हैं और आर्द्र परिस्थितियों में भी। इस प्रकार ध्रुवीय भालू के बाल सिंथेटिक सामग्री को डिजाइन करने के लिए एक बहुत अच्छा मॉडल है जो गर्मी से कुशल इन्सुलेशन प्रदान कर सकता है जैसे कि ध्रुवीय भालू के बाल स्वाभाविक रूप से करते हैं।
6 जून को प्रकाशित एक नए अध्ययन में केम, वैज्ञानिकों ने अलग-अलग ध्रुवीय भालू के बालों की सूक्ष्म संरचना से प्रेरणा लेते हुए और उसकी नकल करते हुए एक उपन्यास इन्सुलेटर विकसित किया है और इसलिए इसके सभी अद्वितीय गुणों को प्राप्त किया है। उन्होंने लाखों सुपर-इलास्टिक, हल्के खोखले-बाहर कार्बन ट्यूबों को गढ़ा, जिनमें से प्रत्येक एक बाल स्ट्रैंड के आकार का था और इन्हें एक एयरजेल ब्लॉक में घाव कर दिया। डिजाइन की प्रक्रिया सबसे पहले टेल्यूरियम (टीई) नैनोवायर से केबल हाइड्रोजेल को एक टेम्पलेट के रूप में बनाने के साथ शुरू हुई जो कार्बन शेल के साथ लेपित थी। फिर उन्होंने इस हाइड्रोजेल से कार्बन ट्यूब एयरजेल (सीटीए) को पहले सुखाकर और फिर इसे 900 डिग्री सेल्सियस पर एक आर्गन निष्क्रिय वातावरण में ते नैनोवायर को हटाने के लिए शांत किया। यह अनूठी डिजाइन सीटीए को एक उत्कृष्ट थर्मल इंसुलेटर और प्रकृति में सुपर-इलास्टिक बनाता है क्योंकि यह 1434 मिमी/सेकेंड की गति से रिबाउंड करता है। यह सभी पारंपरिक लोचदार सामग्रियों की तुलना में अब तक का सबसे तेज़ है। लेखक बताते हैं कि यह ध्रुवीय भालू के बालों से भी अधिक लोचदार होता है।
कार्बन ट्यूबों की खोखली संरचना के कारण, सामग्री उत्कृष्ट तापीय चालकता प्रदर्शित करती है जो शुष्क हवा की तुलना में कम होती है क्योंकि सामग्री का आंतरिक व्यास हवा के मुक्त पथ से कम होता है। 3% सापेक्ष आर्द्रता के साथ कमरे के तापमान पर 56 महीने तक संग्रहीत करने के बाद सामग्री ने अपनी तापीय चालकता को बनाए रखते हुए दीर्घायु दिखाया। सीटीए 8 किग्रा/एम3 के घनत्व के साथ हल्का है; अधिकांश उपलब्ध थर्मल इंसुलेटर सामग्री की तुलना में हल्का। यह पानी से प्रभावित नहीं होता है क्योंकि यह गीला नहीं होता है। इसके अलावा, सीटीए की यांत्रिक संरचना विभिन्न उपभेदों पर कई सेक-रिलीज़ चक्रों के बाद भी बनी रहती है।
वर्तमान अध्ययन एक नए कार्बन ट्यूब एयरजेल का वर्णन करता है - जो ध्रुवीय भालू के बालों के खोखले ट्यूब डिजाइन से प्रेरित है - जो एक उत्कृष्ट थर्मल इन्सुलेटर के रूप में कार्य करता है। उपलब्ध अन्य एयरगेल इन्सुलेशन सामग्री की तुलना में, यह ध्रुवीय-भालू प्रेरित खोखले-ट्यूब डिज़ाइन वजन में हल्का है, गर्मी के प्रवाह के लिए अधिक प्रतिरोधी है, पानी के सबूत है और अपने जीवनकाल में गिरावट नहीं करता है।
बेहतर और अधिक कुशल थर्मल इंसुलेशन सिस्टम प्राथमिक ऊर्जा खपत के संरक्षण का वादा करते हैं। ऊर्जा अब कम आपूर्ति में है जबकि ऊर्जा लागत बढ़ रही है। ऊर्जा के संरक्षण के तरीकों में से एक के थर्मल इन्सुलेशन में सुधार करना है इमारतों. ऐसे अनुप्रयोगों की विस्तृत विविधता के लिए Aerogels पहले से ही बहुत अच्छा वादा दिखा रहा है। यह अध्ययन उच्च प्रदर्शन सामग्री को डिजाइन करने के रास्ते खोलता है जो हल्के वजन, सुपर-लोचदार और इमारतों, एयरोस्पेस उद्योग में विशेष रूप से चरम वातावरण में अनुप्रयोगों के लिए थर्मल इंसुलेटिंग है। इसकी अत्यधिक खिंचाव क्षमता के कारण, विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए इसकी अपील को बढ़ाया जाता है।
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स्रोत (रों)
झान, एच एट अल। 2019 बायोमिमेटिक कार्बन ट्यूब एयरजेल सुपर-इलास्टिकिटी और थर्मल इंसुलेशन को सक्षम करता है। रसायन। http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2019.04.025
