Gibt es einen Schaumstoff, der leichter als Luft ist?

Mit Helium hergestellter Seifenblasenschaum schwimmt auf, zählt aber aufgrund extremer Zerbrechlichkeit kaum als "Material". Es gibt jedoch viele feste Schaumstoffe - PUR-Schaum oder Styropor, um nur die häufigsten zu nennen. Sie verwenden jedoch typischerweise Kohlendioxid zum Aufblasen (normalerweise hergestellt aus Vorläufern des Schaums als erwünschte Nebenwirkung ihrer Reaktion).

Es sollte jedoch nicht allzu schwierig sein, festen Schaum mit Helium (oder Wasserstoff) in Anteilen herzustellen, die einen positiven Auftrieb in der Luft gewährleisten, und ich kann mir vorstellen, dass dies wünschenswert ist, zumindest als Füllstoff für Anwendungen, bei denen die Masse eine Prämie kostet (Transport, Luftfahrt), selbst wenn seine strukturellen Eigenschaften für einen anderen Zweck zu schlecht wären.

Wird solches Material hergestellt? Wird es irgendwo benutzt? Oder wenn nicht, warum?

materials

— SF.
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Ich vermute, die Diffusion würde bald dazu führen, dass Ihr Schaum sein gesamtes Helium verliert.

— Hobbes

Sie brauchen nur schwerere Luft. en.wikipedia.org/wiki/Perfluorbutan

— Carl Witthoft

Dies ist eine Einkaufsfrage - Wo finde ich ____? Was sind Ihre Angaben? Was ist leichter als Luft? Sie spekulieren, dass es möglich sein sollte, einen Schaum herzustellen, der "Monate hält, ohne an Auftrieb zu verlieren". Suchen Sie einen Feststoff, der dauerhaft leichter als Luft ist? Wetterballons können monatelang in der Luft bleiben. Sie könnten einen Makroschaum herstellen, indem Sie ein Bündel Mylar-Luftballons zusammenkleben. Was sind Ihre Definitionen von "fest"?

— Chuck

@Chuck ... Warum hasst du mich so? So viele abscheuliche Anschuldigungen wegen einer so interessanten Frage.

— SF.

Antworten:

Egal wie gut Sie es verschließen, wenn Sie einen Ballon mit Helium aufblasen, bleibt er eine Weile in Betrieb, aber nach einigen Tagen verliert er seinen Druck.

Genug, um zu erkennen, dass es in Feststoffen auch ein Phänomen der Massendiffusion gibt und Ihr Schaum daher das Gas nicht zurückhält. Dieses Phänomen wird auch Permeation genannt

Die Diffusivität in Festkörpern ist sehr komplex und „meistens“ kann nicht mit einer Gleichung beschrieben werden, die so einfach wie die von Fick ist , und ist in vielen Fällen nicht einmal isotrop. Es gibt jedoch noch eine Bedingung, die erfüllt sein muss, um sich zu verbreiten: Das Partikel / Atom, das Sie in Betracht ziehen, kann sich innerhalb der Kristallographie / Struktur Ihres Materials platzieren. Leider ist es für Helium zu klein und diffundiert durch alle vernünftigen Materialien.

Die Diffusion in Festkörpern macht es uns leider nicht möglich, ein Gas zu isolieren, aber es wird auch in vielen Bereichen positiv eingesetzt. Die am meisten untersuchte ist wahrscheinlich in der Mikroelektronik, um lokale Implantate von Ionen in Halbleitern herzustellen und damit lokal deren elektrische Eigenschaften zu verändern.

— Jonathan
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Dies ist eine unvollständige Antwort. Beispielsweise leidet ein H2-Ballon nicht unter einer so hohen Diffusionsrate wie He.

— Carl Witthoft

Darüber hinaus sollte in geschlossenzelligem Schaum die Anzahl der Membranen, die auf dem Weg nach draußen gekreuzt werden müssen, groß genug sein, um die Diffusionsrate erheblich zu verringern. Tragen Sie eine gute Beschichtung auf die Oberfläche auf, und dies sollte mindestens Monate dauern, bevor der größte Teil des Auftriebs verloren geht.

— SF.

H_{2}

$H_2$

H e

$He$

H e

$He$

@ Jonathan: Ja, der Schaum müsste wahrscheinlich "mechanisch" belüftet werden. und das wäre sicherlich nicht einfach, aber ich neige dazu zu glauben, dass sich das material in einigen anwendungen trotzdem lohnen könnte, wenn es seine eigenschaften im laufe der zeit verliert.

— SF.

-1

Hier ist ein Link zu einem Aerogel, das siebenmal leichter als Luft ist .

Sie befinden sich hauptsächlich in der experimentellen Phase. Um sie in die Praxis umzusetzen, sollten sie billiger sein als das mit Helium gefüllte äquivalente System.

Es handelt sich hauptsächlich um poröse Materialien, die aus einem Gel stammen , von dem die flüssige Komponente entfernt wurde.

Das Ergebnis ist wie folgt (es ist ein anderes Aerogel als im ersten Link):

— Peterh
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... also warum schwimmt es nicht ??

— SF.

@SF. Es ist leichter als im ersten Link.

— Peterh

Es tut mir leid, das "Feuerzeug dann Luft" ist zu verwirrend. Es wurde entwickelt, um die Leser an eine kommerzielle Website zu binden. Ich kann meine Meinung ändern, wenn ich wissenschaftlicher werde.

— Jonathan

Es ist schwerer als Luft. Diese Website ist verrückt.

— Millemila

@SF. Vielleicht diffundiert Luft hinein und erhöht ihre Dichte. Seine "rohe" Dichte (dh wenn es keine Löcher hätte) würde wahrscheinlich wie jeder Kunststoff sein.

— peterh

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Es gibt einen Materialtyp namens Aerogel und Sie können einige Informationen zu diesem Quora- Thema finden.

Verknüpfung

— Gürkan Çetin
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Nur-Link-Antworten werden wegen des Risikos veralteter Links nicht empfohlen. Da Ihre verlinkte Seite wieder auf die Wikipedia-Seite verweist, empfehle ich, dort zu verlinken und hier zusätzlich relevante Abschnitte zu zitieren.

— Carl Witthoft

Aerogel ist sehr leicht, aber immer noch schwerer als Luft, und AFAIK ist ein offenporiger Schaum, der kein Gas enthält, das leichter als Luft ist.

— SF.