কার্বন-ভিত্তিক উপকরণ ব্যাপকভাবে অনেক ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয় যেমন শক্তি সঞ্চয়স্থান, পরিবেশ বিজ্ঞান, এবং পদার্থ রসায়ন। গত কয়েক দশকে, দেশে এবং বিদেশে অনেক পণ্ডিত সফলভাবে উদীয়মান কার্বন-ভিত্তিক উপকরণের একটি সমৃদ্ধ বৈচিত্র্য তৈরি করেছেন, যেমন বায়োচার, গ্রাফিন, গ্রাফিন অক্সাইড (GO), কার্বন ন্যানোটিউব, কার্বন ন্যানোফাইবার, কার্বন গোলক, কার্বন অ্যারোজেল, নাইট্রোজেন। -ডোপড কার্বন এবং গ্রাফাইট ফেজ কার্বন নাইট্রাইড। এয়ারজেল হল অতি-সূক্ষ্ম ছিদ্রযুক্ত কাঠামো এবং কম ঘনত্ব সহ এক ধরণের নতুন কঠিন উপাদান। 1931 সালে এর জন্মের পর থেকে, এটি সর্বদা ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। সময়ের ক্রমাগত অগ্রগতির সাথে, গবেষকরা অ্যারোজেলের প্রস্তুতির পদ্ধতিগুলি অন্বেষণ এবং অপ্টিমাইজ করে চলেছেন, প্রাথমিক অজৈব সিলিকা এয়ারজেল থেকে ধীরে ধীরে জৈব অ্যারোজেলে বিকশিত হয়েছে, এবং তারপরে কার্বন অ্যারোজেল পর্যন্ত প্রসারিত হয়েছে, এবং তদনুসারে, এয়ারজেলের প্রয়োগের পরিসরও অব্যাহত রয়েছে। প্রসারিত
কার্বন-ভিত্তিক অ্যারোজেল হল একটি নতুন ধরনের ন্যানো-ছিদ্রযুক্ত কার্বন পদার্থ যা একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস পরিবেশে উচ্চ তাপমাত্রায় কার্বনাইজেশনের মাধ্যমে প্রাপ্ত হয়, জৈব অ্যারোজেলগুলিকে অগ্রদূত হিসাবে ব্যবহার করে। তাদের এরোজেল এবং কার্বন-ভিত্তিক উপকরণ উভয়ের দ্বৈত বৈশিষ্ট্য রয়েছে। কম ঘনত্ব, উচ্চ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠ এলাকা এবং উচ্চ ছিদ্রের কারণে, কার্বন-ভিত্তিক এয়ারজেল ব্যাপকভাবে শক্তি সঞ্চয়, শোষণ, সেন্সর, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং এবং শোষণে ব্যবহৃত হয়েছে।
চিত্র উত্স: কলয়েড এবং ইন্টারফেস সায়েন্স জার্নাল
কার্বন-ভিত্তিক অ্যারোজেলের শ্রেণীবিভাগ:
কাঁচামালের উৎসের পার্থক্যের উপর ভিত্তি করে, কার্বন অ্যারোজেলকে মোটামুটিভাবে তিনটি ভাগে ভাগ করা যায়: গ্রাফাইট-ভিত্তিক কার্বন অ্যারোজেল, জৈব কার্বন অ্যারোজেল এবং কার্বন কম্পোজিট অ্যারোজেল।
গ্রাফাইট-ভিত্তিক কার্বন অ্যারোজেলগুলির জন্য, যেমন গ্রাফিন অ্যারোজেল এবং কার্বন ন্যানোটিউব অ্যারোজেল, গ্রাফাইট-কার্বন উপাদানগুলি যথাযথ সমাবেশ প্রক্রিয়া ব্যবহার করে সরাসরি ত্রি-মাত্রিক এয়ারজেল কাঠামোতে একত্রিত হয়। তাদের উচ্চ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতার কারণে, এই কার্বন এয়ারজেল উপাদানগুলি বিভিন্ন ইলেকট্রনিক ডিভাইস এবং সেন্সরে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
জৈব কার্বন এয়ারজেলের পূর্ববর্তী উপাদান জৈব পদার্থের অন্তর্গত, যা উচ্চ তাপমাত্রার কার্বনাইজেশন প্রক্রিয়ার পরে কার্বন পদার্থে রূপান্তরিত হয় এবং তারপর সমাবেশ প্রক্রিয়ার সাহায্যে ত্রিমাত্রিক ছিদ্রযুক্ত কাঠামো তৈরি করা হয়। এই কার্বন-ভিত্তিক অ্যারোজেলগুলিকে বায়োমাস কার্বন অ্যারোজেল এবং পলিমার-ভিত্তিক কার্বন অ্যারোজেলগুলিতে উপবিভক্ত করা যেতে পারে। তাদের চমৎকার শোষণ বৈশিষ্ট্য এবং অনন্য কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে, পরিবেশ সুরক্ষা এবং শক্তির ক্ষেত্রে তাদের ব্যাপক প্রয়োগ এবং বিকাশের সম্ভাবনা রয়েছে।
কার্বন কম্পোজিট এয়ারজেল সাম্প্রতিক বছরগুলিতে কার্বন-ভিত্তিক এয়ারজেল ক্ষেত্রের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ উন্নয়ন প্রবণতা। জৈব গোষ্ঠী বা পলিমার প্রবর্তন করে, উপাদানগুলির মধ্যে অনুপাতকে সামঞ্জস্য এবং নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে এবং তারপরে একক উপাদান কার্বন-ভিত্তিক এয়ারজেল উপাদানগুলির সমস্যা যেমন বৃহত্তর ভঙ্গুরতা, সহজ আর্দ্রতা, দুর্বল নমনীয়তা এবং তাই অপ্টিমাইজ করা যেতে পারে। চমৎকার বৈশিষ্ট্য বজায় রাখার সময়, কার্বন কম্পোজিট অ্যারোজেলগুলি বিভিন্ন উপকরণের মধ্যে কার্যকরী পরিপূরকতা অর্জন করে, যা কার্বন-ভিত্তিক অ্যারোজেলগুলির প্রয়োগের জন্য একটি বিস্তৃত স্থান উন্মুক্ত করে।
কার্বন-ভিত্তিক অ্যারোজেল তৈরি:
কার্বন-ভিত্তিক এয়ারজেল তৈরিতে সাধারণত নিম্নলিখিত তিনটি ধাপ অন্তর্ভুক্ত থাকে: (1) পূর্ববর্তী দ্রবণ, সল জেলেশন এবং বার্ধক্য; ② জেল শুকিয়ে অ্যারোজেল হয়ে যায়; ③ কার্বন-ভিত্তিক অ্যারোজেল পাওয়ার জন্য এয়ারজেলের কার্বনাইজেশন। কার্বন-ভিত্তিক এয়ারজেল অনেক অ্যাপ্লিকেশনে ভাল কার্যকারিতা দেখিয়েছে, তবে জটিল প্রস্তুতির প্রক্রিয়া, উচ্চ খরচ এবং কম ফলন এর ব্যবহারিক প্রয়োগকে সীমাবদ্ধ করে। কার্বন-ভিত্তিক এয়ারজেল উপকরণগুলির প্রস্তুতির পদ্ধতিগুলির মধ্যে প্রধানত সোল-জেল পদ্ধতি, হাইড্রোথার্মাল পদ্ধতি, রাসায়নিক বাষ্প জমা করার পদ্ধতি এবং বরফ টেমপ্লেট পদ্ধতি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।
কার্বন-ভিত্তিক অ্যারোজেল প্রয়োগ:
কার্বন-ভিত্তিক এয়ারজেল হল এক ধরণের হালকা, ছিদ্রযুক্ত, ন্যানোপোরাস কাঠামো সহ নিরাকার কার্বন উপাদান। বৈদ্যুতিক রাসায়নিক শক্তি সঞ্চয়স্থান, অনুঘটক এবং এর বাহক, জাতীয় প্রতিরক্ষা এবং সামরিক শিল্প এবং পরিবেশ সুরক্ষার মূল ক্ষেত্রে কার্বন-ভিত্তিক এয়ারজেলের গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ মূল্য রয়েছে।
1. গরম ব্যাটারি এবং সুপারক্যাপাসিটারগুলির জন্য তাপ নিরোধক
শক্তি সঞ্চয় করার সরঞ্জামগুলিতে, তাপমাত্রা তার কর্মক্ষমতা এবং জীবনকালের উপর দুর্দান্ত প্রভাব ফেলে। এয়ারজেল গরম ব্যাটারি এবং সুপারক্যাপাসিটরগুলির জন্য একটি তাপ নিরোধক উপাদান হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, ব্যাটারি বা ক্যাপাসিটরের ভিতরে তাপকে খুব দ্রুত স্থানান্তরিত হতে বাধা দেয় এবং সরঞ্জামের অপারেটিং তাপমাত্রার স্থিতিশীলতা বজায় রাখে, যার ফলে সরঞ্জামগুলির কার্যকারিতা এবং সুরক্ষা উন্নত হয়।
2. শব্দ-শোষণকারী উপাদান
এয়ারজেলের ছিদ্রযুক্ত গঠন এটিকে ভাল শব্দ-শোষণকারী বৈশিষ্ট্য তৈরি করে। যখন শব্দ তরঙ্গ অ্যারোজেলের ছিদ্রগুলিতে প্রচারিত হয়, তখন তারা প্রতিফলিত হবে এবং বহুবার বিক্ষিপ্ত হবে, যাতে শব্দ শক্তি ক্ষয় হতে থাকবে। কনসার্ট হল, রেকর্ডিং স্টুডিও এবং উচ্চ অ্যাকোস্টিক পরিবেশের প্রয়োজনীয়তা সহ অন্যান্য স্থানে, এয়ারজেল শব্দ শোষণকারী প্যানেল তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, কার্যকরভাবে অভ্যন্তরীণ রেভারবারেশনের সময় হ্রাস করে এবং শব্দের স্বচ্ছতা উন্নত করে।
3.Catalyst সমর্থন
এয়ারজেলের উচ্চ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠ এলাকা অনুঘটকের জন্য প্রচুর সংখ্যক লোডিং সাইট সরবরাহ করে। পরিবেশগত অনুঘটক প্রতিক্রিয়াগুলিতে, যেমন অটোমোবাইল নিষ্কাশন গ্যাসের অনুঘটক পরিশোধন, শিল্প বর্জ্য গ্যাসের অনুঘটক জারণ ইত্যাদি, এয়ারজেল ক্যারিয়ারে অনুঘটক লোড করা অনুঘটকের বিচ্ছুরণ এবং কার্যকলাপকে উন্নত করতে পারে, যাতে ক্ষতিকারক পদার্থের রূপান্তরকে অনুঘটক করতে পারে। আরো কার্যকরভাবে এবং দূষণকারী নির্গমন কমাতে.
4. ইলেকট্রনিক ডিভাইসের জন্য প্যাকেজিং উপকরণ
Aerogels ভাল বৈদ্যুতিক নিরোধক বৈশিষ্ট্য এবং কম অস্তরক ধ্রুবক আছে, এবং ইলেকট্রনিক ডিভাইসের জন্য প্যাকেজিং উপকরণ হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট এবং চিপসের মতো ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলিতে, এয়ারজেল প্যাকেজিং পরিবেশগত কারণগুলি যেমন আর্দ্রতা এবং ধূলিকণা থেকে বৈদ্যুতিন উপাদানগুলিকে রক্ষা করতে পারে, যখন এর কম অস্তরক ধ্রুবক সংকেত সংক্রমণের সময় বিলম্ব এবং ক্ষতি কমাতে সাহায্য করে।
ছবির উৎস: আরএসসি অ্যাডভান্সেস