Pore structure investigation of monolithic carbon black - silica aerogel composites for high temperature insulation applications

Aerojellerin optik termal ve mekanik özellikler gibi makroskopik özellikleri malzemenin mikro yapısından ilri gelir. Bu özellikleri kontrol etmek çeşitli parametrelerin gözenek yapılarına olan etkilerini bilmek ile mümkün olur. Bu tezde karbon siyah ? silika aerojel kompozit malzemeler değişik karbon siyah miktarları ile hazırlandı ve literatürde daha önce araştırılmamış olan kompozit yapımında kullanılan karbon siyah miktarının malzemelerin gözenek yapılarına etkileri rapor edildi. Monolitik silika aerojeller ve karbon siyah ? silika aerojel kompozitler iki adımlı sol-jel metodu ile sentezlendi. Silika kaynağı olarak TEOS ( teraethylorthosilicate), katalizör olarak HCl ve NH4OH, çözücü olarak etanol kullanıldı ve kurutma süper kritik karbon dioksit ekstraksiyon yöntemi ile gerçekleştirildi. TEOS konsantrasyonunu, yaşlandırma solüsyonlarını ve yaşlandırma sıcaklıklarını da içeren çeşitli sol-jel parametrelerinin malzemenin gözenek özellikleri üzerindeki etkileri araştırıldı. TEOS konsantrasyonunu arttırmak gözenek boyutu dağılımlarını küçük gözenek çaplarına doğru daha sivri piklerle kaydırdı. Alkojeller su-etanol solüsyonlarında değişik sıcaklıklarda yaşlandırıldı. Jellerin yaşlandırılması gözenek hacmini etkili bir biçimde arttırdı. Karbon siyah ? silika kompozit aerojel sentezinde karbon siyah tozu olarak Cabot Vulcan XC72R kullanıldı. Etanol ile önceden karıştırılmış toz silika soluna tam jelleşme öncesi eklendi. Karbon siyah eklenmesinin karbon siyah parçacıklarını çevreleyen silika ağının gözenek yapısını etkilemediği görüldü. Bu yöntem ile yüzey alanları 1000m2/g seviyelerinde olan, gözenek hacmi 5.3cc/g olan silika aerojeller ve gözenek hacmi 4.6 olan karbon siyah - silika kompozit aerojeller sentezlendi.