Tento materiál je lehčí než vzduch. Aerogel je nejlehčí na světě, zároveň je ale pevný a mohl by sloužit jako tepelná izolace
Aerogel je nejlehčí materiál na světě. Jeho hmotnost sice tvoří 99,8 % vzduchu, ale zároveň je velmi pevný. K čemu se používá a co má společného s želé?
Steven Kistler je uznávaným tvůrcem aerogelu. Americký vědec, který se vzdal plánované kariéry farmáře a stal se chemikem, jehož zájmem se stalo želé.
Vědec se pak snažil o svůj vynález zaujmout nejrůznější společnosti a dokonce pracoval na výrobě aerogelů pro společnost Monstanto, ale projekt byl kvůli vysokým výrobním nákladům pozastaven. Teprve krátce po Kistlerově smrti v roce 1975 vyvinul francouzský výzkumník Stanislaus Teichner levnější metodu výroby aerogelů a materiál získal popularitu.
Jak se aerogely vyrábějí?
Aerogely lze vytvořit z různých druhů materiálů. Křemík, grafen nebo platinové cináty, Kistler je dokonce vytvořil z gumy a vajec. Prvním krokem je vytvoření želé, např. z křemíku, které se poté ponoří do metanolu, aby se z něj vyplavila veškerá voda. Takto upravený materiál se poté podrobí superkritické extrakci v kapalném oxidu uhličitém. Co to obnáší? Tlak a teplota se zvýší tak, aby překročily kritické hodnoty pro danou kapalinu. Pak se veškerá kapalina uvnitř želé změní na něco mezi kapalinou a plynem a získáme pevnou látku, která je zbavena kapaliny, tedy aerogel.
Jaké jsou vlastnosti aerogelu?
Aerogely jsou v současnosti nejlehčí pevné látky na Zemi. Jejich hustota obvykle není o mnoho větší než hustota vzduchu, a může být dokonce menší! Japonským vědcům z Nagojské univerzity se podařilo vytvořit aerogel, který při zahřátí halogenovou žárovkou levitoval ve vzduchu. To však není vše.
Aerogel vypadá jako tvrdý a průhledný kus ledu, ale rozhodně se netopí jako led. Naopak. Je vynikajícím tepelným izolantem. Je to materiál s nejnižším součinitelem tepelné vodivosti pro pevné látky na světě. Křemičité aerogely zůstávají stabilní až do bodu tání oxidu křemičitého, tedy kolem 1200 °C, a do té doby stále špatně vedou teplo.
Pokud položíte kostku čokolády na desku aerogelu a začnete ji zahřívat silným hořákem na druhé straně, kostka začne mírně tát až po několika minutách. Aerogel je jako houba s velkým množstvím velmi malých pórů (o velikosti pouhých 0,002 mm), kterými ohřátý vzduch prochází velmi pomalu.
Aerogel lze sice snadno zničit, protože je extrémně křehký a málo odolný vůči nárazům, ale zároveň vydrží opravdu velká zatížení. Odolá dokonce tlaku až 4 000násobku své vlastní hmotnosti.
K čemu se dá použít?
Aerogely se v současné době používají především při výzkumu vesmíru. NASA je používá jako izolační vrstvu ve skafandrech nebo jako materiál pro vesmírná vozítka. Chrání například veškerou elektroniku před nízkými teplotami na Marsu. Podobným způsobem se aerogely používají například ve sportovním voze Chevrolet Corvette C7, uvádí portál NASA.
Díky množství malých pórů jsou aerogely také vynikající pro zachycování jemného a rychle se pohybujícího prachu. Takový prach nenaráží na jejich povrch, ale je pohlcován a jeho rychlost se ztrácí. Takto zachytil vesmírný prach z ohonu komety Wild 2 projekt NASA Stardust.
Aerogely jsou také extrémně absorpční, takže jsou vhodné pro použití v zařízeních na čištění vody nebo odstraňování ropných skvrn. Absorbují až 900násobek své vlastní hmotnosti!
Aerogely bychom samozřejmě mohli použít i jako izolant v každodenním oblečení. Proč to ještě neděláme? Bohužel stejně jako v Kistlerově době jsou hlavní překážkou vysoké výrobní náklady. Právě jejich snížení je nyní hlavním cílem největších světových výrobců aerogelů.
Zdroj: NASA