O aerogel é um material que intrigou a comunidade científica devido às suas impressionantes propriedades físicas e químicas. Este é um material sólido que possui características muito diferentes em comparação com outros sólidos.
Esta é a parte que induz a curiosidade em quem está interessado em Aerogels. O sólido mais leve a ser criado na Terra é o Aerogel. É composto de 97% de ar, mantendo as propriedades estruturais de um sólido.
Como surgiu
O termo aerogel é cunhado a partir de duas palavras – ar e gel. E há história para esse nome!
O aerogel foi inventado por Samuel Stephens Kistler. Samuel era fascinado pela geleia por causa de sua natureza dual para agir tanto como um sólido quanto como um líquido.
A razão pela qual a gelatina tem propriedades de líquido e sólido é que é uma combinação de ambas. Uma estrutura de gelatina porosa mantém a água dentro dela, criando uma pseudo-substância.
Samuel se perguntou o que aconteceria se ele substituísse o conteúdo de água pelo ar. No entanto, se o gel fosse seco simplesmente, ele iria contrair a estrutura sólida, levando a rachaduras.
Ele entendeu que a estrutura altamente microporosa do gel colapsa devido às altas forças de tensão superficial exercidas pelo líquido. Então, ele olhou para formas alternativas em que o líquido pode ser removido sem ferir a estrutura sólida, e surgiu a ideia de substituir a água pelo álcool.
Quando o álcool é convertido em um estado supercrítico, ele se torna em um estado entre gás e líquido, e não terá tensão superficial. A estrutura microporosa sólida foi feita usando Sílica.
Uma vez que o álcool evaporou, o primeiro Aerogel foi formado. Nos termos mais simples, o Aerogel é feito a partir da remoção de água ou solvente de uma estrutura gelatinosa.
Propriedades físicas do aerogel
A razão pela qual o aerogel parece translúcido é devido ao fato de que grande parte do material é apenas ar, o que também explica sua densidade muito baixa. Eles são chamados os sólidos mais leves da Terra e até mesmo um bloco do tamanho de um homem de seis metros de aerogel só pesará cerca de um quilo.
O Recorde Mundial do Guinness para o material impresso em 3D mais leve é um grafeno Aerogel impresso pela Dong Lin.
O aerogel tem outras propriedades físicas únicas, e uma delas é o incrível isolamento contra o calor (0,023 W / mK a 100 ° C).
O aerogel também possui excelentes propriedades acústicas, apresentando isolamentos acústicos 10 a 1000 vezes melhores do que as formas de poliuretano.
Como a estrutura é feita a partir de apenas 3% de sólidos, o aerogel é muito frágil. Os dois principais materiais sólidos utilizados para a preparação do Aerogel são sílica e carbono.
Por que a indústria do aerogel não está crescendo?
Nós discutimos longamente sobre as incríveis propriedades do aerogel e como ele é incrível. Então, por que a tecnologia ainda não é difundida?
Há mais de uma razão para isso. O primeiro é o fato de que o aerogel é muito difícil de fabricar, mesmo com os avanços que tivemos em termos de produção.
Os maiores painéis de Aerogel que a indústria conseguiu produzir foram um painel de 90×90 cm. E esse tamanho só é possível através de máquinas altamente avançadas.
Se você fosse procurar por aerogels para comprar, a especificação mais alta que você pode encontrar é 30x30cm. Pedidos especiais devem ser feitos se tamanhos maiores forem necessários.
O preço é outro fator que impede que muitos usem ou experimentem o Aerogel. O dispendioso processo de fabricação faz com que esse custo seja transferido para os compradores.
O resultado é que um aerogel de sílica medindo 2,5 cm x 2,5 cm x 1,0 cm custa mais de US $ 50.
Um dos principais desafios enfrentados pela indústria de aerogel é a natureza frágil do sólido. Não se engane, o material é forte e pode conter muitas vezes o seu peso.
No entanto, o material não se sustenta bem sob tensão. Avanços são feitos no sentido de simplificar o processo de fabricação de Aerogel e melhorar sua integridade estrutural. Uma vez que essas limitações sejam resolvidas, o Aerogel certamente chegará a mais pessoas e produtos.
A falta de indústrias investidas na produção de aerogel é também outra razão pela qual os Aerogels não são tão populares.
Conclusão
O aerogel é, sem dúvida, um entre o material milagroso que inventamos. O material tem imenso potencial em suas muitas formas e combinações.
Podemos esperar que as limitações associadas à Aerogels sejam levantadas em breve, diminuindo seus custos e melhorando as taxas de produção. Com o aumento do escopo das aplicações de aerogel, podemos esperar que mais empresas comecem a investigar a produção e fabricação de aerogel, melhorando a tecnologia e ajudando-a a atingir as massas.
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