Termal Yalıtımlı Polimer-AeroJel Köpük

Aerojeller, oldukça gözenekli ve çapraz bağlı ağlara sahip katı malzemeler sınıfındadır. Genellikle bir jel, işlem sırasında az miktarda büzülme olacak şekilde kurutularak yapılır. Bunlar, istisnai derecede düşük termal iletkenlik ve akustik yayılım özellikleri ile düşük yoğunluk gibi nadir bulunan bir özellik kombinasyonuna sahiptir.

Mevcut aerojeller, gaz depolama ortamlarında ve elektrokimyasal cihaz elektrotlarında (örneğin superkapasitörler ve yakıt hücrelerinde) yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak günümüzde tam potansiyelle kullanımları henüz gerçekleşmemiştir. Bu durumun en muhtemel nedenleri ise, aerojellerin kırılgan ve düşük basınç modülüne sahip olmalarıdır.

Dow Global Technologies LLC‘deki araştırmacılar, aerojellerin günümüzde termal yalıtım bileşenlerinde de kullanımlarının önünü açmak için çalışma başlatmış. Bu çalışma kapsamında, aerojelin kapsüllendiği boşluk dizileri ile ızgara şeklinde yapılmış ekstrüzyonlu bir termoplastik polimer köpük matrisi birleştirildi. Bu sayede aerojelin yalıtım özelliklerinden en iyi şekilde yararlanmanın da önünü açmış oldular.

Geliştirdikleri Polimer-AeroJel Köpük malzemesinin olağanüstü özelliklere sahip olduğunu da tespit ettiler. Araştırmacılar, makroskopik bir seviyede düşünerek, problemi ve aerojellerin sınırlamalarını tespit edebildiler. Ve bu sayede aerojeli ızgara benzeri bir termoplastik köpük yapısında kapsülleyerek bir çözüm üretmeyi başardılar.

Polimer-AeroJel Köpük’ün patent süreci tam 7 yıl sürdü!

Dow Global Technologies LLC, 2009’da geliştirdikleri yeni kompozit malzeme için patent başvurusu yapmış ve 2016’da Avrupa patentini elde etmiş (EP2459630). Bu patent, içerdiği imalat yöntemi ile birlikte, malzemenin nasıl uygulanabileceğine ilişkin çeşitli örnekleri de içermektedir.

Örnek bir üretim yönteminde, bileşen yumuşatılmış bir polimer malzemesinin haddelenmesinin mümkün olmadığı hallerde, ortama bir üfleme ajanı verilmeden önce camsı geçiş sıcaklığının üzerine ısıtılır. Köpüklenebilen polimer bileşimi daha sonra camsı geçiş sıcaklığının üzerinde soğutulur. Bu polimer bileşimi daha düşük bir sıcaklık ve basınç ortamına ekstrüde edilmeden önce ise, kompozisyonun ekstrüde polimer köpüğüne genişletilmesine izin verilir. Boşluklar daha sonra bir kalıplama projeksiyonunun köpüğe bastırılması yoluyla soğuk şekillendirme ile elde edilir.

Bu üretim metodu, boşlukların etrafındaki köpüğün yerel yoğunluğunun arttırılması, daha yüksek dayanıklılık kazandırılması ve daha sonra uç ürünün üretilmesi için boşluklara sokulan aerojel için daha iyi koruma sağlanması gibi avantajlar sunmaktadır.

Bu tür yapılar, havacılık ve otomotiv gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılabilir. Aerojellerin sakıncalarına karşı yaratıcı çözümler geliştirildiğinde, bu yenilikçi bileşiklerin potansiyel uygulaması sınırsızdır.