Development of aerogel fibers and composites for textiles

Aerojeller, düşük yoğunluğa, yüksek gözenekliliğe, düşük ısı iletkenliğine ve yüksek yüzey alanına sahip bir nanoyapılı malzeme sınıfıdır. Aerojellerin bu özellikleri, onların ısı yalıtımında, sıvı ve ses emiliminde ve tıbbi tekstil malzemelerinde kullanımını çekici kılmaktadır. Bu çalışmada, saf aerojel elyaflar ve aerojel bazlı dokunmamış elyaflı kompozitler hazırlandı. Aljinat aerojel ve dokunmamış polyester (PET) kompoziti sol-jel yöntemi ile sentezlendi. Bir iğne ile delinmiş dokunmamış PET, aljinat çözeltisi ile ıslatıldı ve daha sonra sulu bir CaCl2 çözeltisine daldırıldı, bu şekilde dokunmamış PET içerisinde bir jel oluşturuldu. Etanol ile çözücü değişimden sonra, jel süperkiritik CO2 ile kurutuldu ve aljinat aerojel - dokunmamış PET kompoziti elde edildi. SEM görüntülerinden, aerojellerin gözenekli ve PET elyafları arasında bloklar halinde olduğu görüldü. Kompozitin termal özellikleri bir ısı akış ölçer kullanılarak ölçüldü. Kompozitin termal yayılımı, saf dokunmamış PET malzemenin termal yayılımından önemli ölçüde daha düşüktü. Kompozit, ayrıca saf dokunmamış PET malzemeden daha yüksek bir termal dirence ve daha yüksek bir gerilme mukavemetine sahipti. Bir termal görüntüleme kamerası kullanılarak yapılan deneyler, kompozit içindeki ısı akısının, aljinat aerojelinin varlığı nedeniyle saf dokunmamış PET malzemeye göre çok daha düşük olduğunu gösterdi. Sonuçlar, yeni kompozit malzemenin termal giysi uygulamalarında kullanım için umut verici olduğunu göstermektedir. İğne ile delinmiş dokunmamış pamuk ve selüloz aerojel kompoziti de bir sol-jel yöntemi ile sentezlendi. Pamuklu dokunmamış malzeme selüloz çözeltisinin içine daldırıldı ve 2 saat boyunca 50 °C'de ısıtıldı. Bu da pamuklu dokunmamış kumaş içinde jel tabakalarının oluşumuna yol açtı. Jel, aseton ile çözücü değişiminden sonra süperkritik CO2 ile kurutuldu ve jel-selüloz aerojel dokunmamış pamuklu kompoziti elde edildi. Bu kompozit, oldukça gözenekli bir yapıya ve ortalama 25 nm gözenek çapına sahipti. Kompozitin yara bandları için performansını belirlemek üzere yara eksüda (sıvı) emicilik testi yapıldı. Selüloz aerojel- dokunmamış pamuk kompoziti, yüksek yara eksüda emiciliği gösterdi. Antimikrobiyal özelliklere ulaşmak için aerojel kompozitinin içine gümüş yüklendi. Kompozit, aseton ile çözücü değişiminden sonra 0.02 M gümüş nitrat çözeltisine batırıldı ve süperkritik olarak kurutuldu. Kompozit, Escherichia coli bakterilerine karşı mükemmel antibakteriyel direnç sergiledi. Saf aerojel elyaflar sodyum aljinattan üretildi. Aljinat jel elyafları, bir şırınga pompası vasıtasıyla bir aljinat çözeltisinin (su içinde üç farklı konsantrasyon) bir CaCl2 sulu çözeltisine ekstrüzyonu ile sentezlendi. Suyun, jel elyaflardan çözücü değişimi aşamasında etanol ile uzaklaştırılmasının ardından, etanolun 308 K ve 10 MPa'da süperkritik ekstraksiyonu sonucunda aljinat aerojel elyafları elde edildi. Aljinat çözeltisinin konsantrasyonu değiştirilerek üç farklı aljinat aerojel elyafı hazırlandı. Aerojel elyafları, cıva porosimetrisi, taramalı elektron mikroskopisi, Raman spektroskopisi ve gerilme mukavemeti test cihazları ile karakterize edildi. Her üç elyaf da oldukça gözenekliydi. Yüzey alanları ve yoğunlukları sırasıyla 220 m2 / g ila 231 m2 / g ve 0.2 g / cm3 ila 0.3 g / cm3 aralığında bulundu. Elyafların maksimum uzaması % 12 ila % 15 arasında değişirken, elastik modülleri 0.26 MPa ila 0.45 MPa arasında değişti.