O que é o Aerogel? Teoria, Propriedades e Aplicações

Por G. P. ThomasAug 22 De outubro de 2012

‘Aerogel’ é um termo amplo usado para falar de um grupo extraordinário de materiais que têm sido usados desde a década de 1960, no espaço de viajar, mas agora estão encontrando usa toda uma gama de indústrias. “Aerogel” não é um mineral ou material específico com uma fórmula química definida-pelo contrário, o termo é utilizado para abranger todos os materiais com uma estrutura geométrica específica. Esta estrutura é uma espuma sólida extremamente porosa, com alta conectividade entre estruturas ramificadas de alguns nanómetros.Apesar de aerogel ser tecnicamente uma espuma, pode ter muitas formas e formas diferentes. A maioria da aerogel é composta de sílica, mas carbono, óxido de ferro, polímeros orgânicos, nanoestruturas semicondutoras, ouro e cobre também podem formar aerogel. No entanto, dentro da estrutura aerogel, muito pouco é material sólido, com até 99,8% da estrutura consistindo de nada além de ar. Esta composição única dá aerogel uma aparência quase fantasmagórica; por conseguinte, é muitas vezes referido como “fumo congelado”.

embora se pareça com um holograma, esta é uma fotografia de um pedaço de aerogel, que ao toque parece esferovite. Crédito da imagem: NASA

Propriedades Físicas e Químicas do Aerogel

Um dos mais conhecidos e mais útil propriedades físicas do aerogel é sua incrível leveza-que normalmente tem uma densidade entre 0.0011 a 0,5 g cm-3, com uma média de 0.020 g cm-3. Isto significa que o aerogel é geralmente apenas 15 vezes mais pesado do que o ar, e foi produzido em uma densidade de apenas 3 vezes a do ar. É tão leve, que se o David de Michelangelo foi construído a partir de aerogel, pesaria aproximadamente o mesmo que um saco de açúcar! Por muitos anos, aerogel esteve no Guinness book of world records como o “sólido com a menor densidade”, antes de ser deposto recentemente pelo microlattice metálico e, em seguida, aerographite.

This far from renders aerogel redundant however, as it has a further 14 world records to its name, including ‘best insulator’. Outras propriedades desejáveis do aerogel estão listadas abaixo, com algumas dessas propriedades também mais conhecidas pelo homem.

• Baixa caminho livre médio de difusão
• Alta área de superfície específica (para um não-material em pó)
• Baixa condutividade térmica
• Baixa velocidade do som
• Baixo índice de refração
• Baixa constante dielétrica

a condutividade térmica extremamente baixa de aerogel é demonstrada magistralmente aqui, como estes lápis de cera sentar-se diretamente acima de uma chama forte sem fusão, devido ao aerogel protetor. Créditos de imagem: NASA

como é criada a Aerogel?

em termos gerais, aerogel é criado por secagem de um gel, em um ambiente de alta temperatura. Primeiro o gel é criado em uma solução, e então o componente líquido é removido por secagem supercrítica, que remove o líquido lentamente, a fim de manter a forma estrutural. Este componente líquido é então substituído pelo ar. O Aerogel foi criado pela primeira vez em 1931 por Samuel Stephens Kistler, com o carbono aerogels introduzido pela primeira vez na década de 1980.

Aerogel: O mais Leve Eletrônica Escudo na Terra

Aplicativos de Aerogel

Como aerogel tem diversas propriedades químicas e físicas, não é nenhuma surpresa que ele também tem uma ampla gama de aplicações. Desde a década de 1960, aerogel tem sido usado como material isolante em trajes espaciais dos astronautas da NASA, pois, apesar de sua aparência frágil, é extremamente forte e pode sobreviver às condições de descolagem facilmente.No início do século 21, aerogel foi empregado em um papel muito especial pela NASA – para capturar poeira espacial. Aerogel está sendo usado em conjunto com a missão “Stardust”, que visa trazer de volta partículas do espaço de além da lua pela primeira vez. Esta poeira está sendo coletada principalmente do cometa “Wild 2”. Aerogel está sendo usado para capturar esta poeira de cometa, uma vez que ele será capaz de capturar as pequenas partículas sem alterá-las fisicamente. Quando a partícula atinge o aerogel, ele estará viajando a velocidades de até 6 vezes a de uma bala de rifle, o que significa que a maioria das substâncias não seria capaz de abrandar a poeira sem aquecimento e, portanto, Alteração ocorrendo. Com aerogel, no entanto, a poeira se enterra no material poroso e é gradualmente trazido a uma parada à medida que ele perde momentum.

saiba mais sobre como aerogels tem sido utilizado em combinação com o grafeno em aplicações fotovoltaicas

Aerogel está começando a se tornar um must-have material no isolamento da indústria e tem sido usado por vários anos na cavidade injetado muro de isolamento e placas de isolamento. Recentemente, o gesso à base de aerogel tem sido usado para isolar edifícios históricos na Suíça. Os laboratórios EMPA (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology) trabalharam com a empresa de fabricação Fixit AG para desenvolver um renderizador (material isolante) baseado na aerogel, que eles acreditam que irá fornecer o dobro do isolamento de renders normais. A utilização do aerogel desta forma é extremamente eficiente em termos energéticos e benéfica para o ambiente, uma vez que reduzirá enormemente a utilização de combustíveis fósseis no aquecimento.

as melhorias na fragilidade e fragilidade dos aerogels anunciadas recentemente significam que um novo mundo de aplicações pode ser aberto no futuro, desde roupas até prova de calor.

Não julgue um livro pela sua capa: embora incrivelmente leve e fantasma-como na aparência, este pequeno pedaço de aerogel pode facilmente suportar um tijolo de casa padrão. Créditos De Imagem: A NASA

Referências e leituras Adicionais

• NASA Jet Propulsion Laboratory
• EMPA
• www.aerogel.org
• tecnologia Espacial para edifícios antigos, EMPA, de 20 de agosto de 2012
• ‘Sólido fumaça” material de aerogel é adicionado a força, a BBC News, 20 de agosto de 2012

Escrito por

G. P. Thomas

Gary formou-se na Universidade de Manchester com um primeira-classe licenciatura em Geoquímica e um Mestrado em Ciências da Terra. Depois de trabalhar na indústria mineira Australiana, Gary decidiu pendurar suas botas de Geologia e virar sua mão para a escrita. Quando ele não está desenvolvendo conteúdos tópicos e informativos, Gary geralmente pode ser encontrado tocando sua amada guitarra, ou assistindo Aston Villa FC arrebatar a derrota das mandíbulas da vitória.

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