Kas ir Aerogel?

Aerogela taustes sajūta ir līdzīga cietām plastmasas putām. Tās fiziskais izskats ir daļēji caurspīdīgs, piemēram, sacietējušai miglai, un tas ir ieguvis iesauku “sasaldēti dūmi”. Airgels viegli saplīst, tāpēc tas nav piemērots kā atsevišķs izolators logiem, taču tas var izturēt līdz pat 2000 reižu lielāku svaru nekā pats. Tas ir ļoti dārgs, pateicoties tā ražošanā izmantotajām ķīmiskajām vielām un procesiem, maksājot pat 300 USD par kubikcollu (2.54 kubikcentimetriem), lai gan cenas krītas. Pastāv dažādas aerogela šķirnes ar nedaudz atšķirīgām krāsām un stiprumiem, pamatojoties uz ražošanas procesa atšķirībām.

Airgel radīja Stīvens Kistlers 1931. gadā, taču tā pielietojumi tika īsti realizēti tikai sešdesmitajos un septiņdesmitajos gados. Astoņdesmitajos gados aerogēlu jomā notika atdzimšana, un tādas augstākās klases institūcijas kā NASA un Berkeley Labs strādāja pie šīs jomas pētījumiem. Tie ir uzskatīti par poliuretāna putu aizstājēju ledusskapjos un kā izolatoru logiem. Airgels ir izmantots NASA kosmosa misijās, lai noķertu mikrometeorīta daļiņas izpētei, nesabojājot to struktūru.

Aerogelu ražo, atbrīvojot visu ūdeni no koloidālā silikagela, neizjaucot tā vispārējo struktūru. Kad gēli izžūst normālā temperatūrā un spiedienā, virsmas spraigums mazajās gela porās izraisa struktūras sašaurināšanos un samazina tās sākotnējo tilpumu līdz aptuveni 10 reizēm. Aerogela ražošanā želeju ievieto traukā ar augstu karstumu (280°C vai 536°F) un spiedienu (816 kg uz kvadrātcollu jeb 1241 ņūtons uz kvadrātcentimetru). Tas liek šķidrumam gēlā nonākt superkritiskā stāvoklī, ļaujot fāzes pāreju no šķidruma uz gāzi bez tam sekojošas saraušanās, kas izraisa smalkas gēla struktūras sabrukšanu. Šis process ir pazīstams kā superkritiskā žāvēšana. Sākumā process ilga vairākas dienas, lai izveidotu aerogēlus, bet uzlabojumi ir samazinājuši žāvēšanas laiku līdz dažām stundām. Process joprojām ir enerģijas izsalcis, kā rezultātā aerogēlu izmaksas ir augstas.

Aerogēli patiešām ir kvalificējami kā “kosmosa laikmeta materiāls”, uzlabots matērijas izkārtojums, kam pēc būtības nav analogu. Kādu dienu to var izmantot dažādos pielietojumos, sākot no mājokļu izolācijas līdz jauniem mākslas darbu veidiem. Daudzi jaunie pētnieki koncentrējas uz lietām, sajaucot aerogelu ar piedevām, piemēram, oglekli, lai palielinātu tā izolācijas īpašības, vai strādājot pie tā, lai samazinātu poru izmēru, lai padarītu aerogelu pēc iespējas caurspīdīgāku. Ir daudz virzienu turpmākajiem pētījumiem un daudzi potenciālie pielietojumi, ja šis pētījums nesīs augļus.