|
Aerogel je trdni material nizke gostote in teže, izpeljan
iz gela, pri čemer se v Kistlerjevem postopku tekoča komponenta
gela nadomesti z zrakom, ki predstavlja več kot 90 %
njegove sestavine (od tod njegov vzdevek 'zamrznjeni dim').
Rezultat tega je material z nekaterimi izjemnimi sposobnostmi,
zaradi katerih je kar 15-krat vpisan v Guinessovo knjigo rekordov.
Najbolj učinkovit je v vlogi izolacijskega materiala,
saj negira kakršenkoli energijski transfer (toplotni, električni,
akustični), ima pa najnižjo toplotno prevodnost ter najmanjšo
gostoto med vsemi poznanimi trdnimi materiali.
Aerogel nastaja neposredno iz tekočega gela v procesu, ki nadomesti tekočo fazo
z zrakom. Če je gel ustvarjen iz vodne faze, se poltrdna snov imenuje hidrogel,
vodo pa je pred sušenjem potrebno zamenjati z organskim topilom.
Če je gel ustvarjen v alkoholni fazi, se poltrda snov imenuje alkogel, ki se ga
lahko posuši neposredno s povečanjem temperature in pritiska raztopine znotraj
gelne strukture preko njegove kritične točke. Ta »nadkritična« ekstrakcija zmanjša
površinsko napetost med tekočino in površinami trdnih por, tako da zmanjšanje
zračnega tlaka pri temperaturah nad kritično pusti pore, napolnjene s plinom.
Nadkritični sušilni postopek se izogiba ogromnim pritiskom, do katerih pride pri
izhlapevanju tekočine iz por. Med izhlapevanjem so drobilne sile obratno sorazmerne
s polmerom por. Nanoporozni material se tako med prostorskim tlačnim sušenjem
zlahka zdrobi. Nekateri znani kemični procesi kemično spremenijo površinsko
strukturo gela, da ublaži precej škode, ki jo povzroči prostorsko tlačno sušenje.
Sušenje gela pri skorajšnjem prostorskem pritisku se imenuje »xerogel« postopek.
Ta proizvede aerogelne materiale, ki so gostejši od nadkritično sušenih aerogelov.
Tipične ekstremne značilnosti materiala
aerogel so:
- najnižja toplotna prevodnost med vsemi trdnimi
materiali;
- odlična zvočna izolacija; ima zelo nizko prehodnost zvoka
(~100 m/s);
- odlična absorpcija energije, kar kaže na zmožnost zajemanja prašnih delcev
visoke hitrosti v prostoru, kjer bi ta sicer
penetriral skozi jeklo;
- visoka specifična površina (tudi do 1500 m2/g);
- ultra nizek indeks refrakcije za trden material (1.025),
kar je približno enako indeksu refrakcije zraka;
- ultra nizka dielektrična konstanta za trden materal (tudi
< 1.1).
|
