L'aérogel est un
matériau de pointe qui détient 15 entrées dans le livre Guinness des records
pour des propriétés telles que la densité la plus faible solides et meilleur
isolant. Il s'agit d'une substance à base de silice, constitué d'un réseau
dendritique libre du silicium en atomes. L'aérogel est fabriquée en enlevant
délicatement le liquide, généralement de l'éthanol, à partir d'un alcogel de
silice, en le remplaçant par rien d'autre que l'air, ce qui représente 99,8% du
produit final. Des aérogels présentent une densité aussi faible que 0,001
gramme par centimètre cube (0,0005 onces par pouce cube).
La sensation
tactile de l'aérogel est comme celle de la mousse de plastique dur. Son
apparence physique est semi-transparente comme celui de brouillard solidifié,
lui a valu le surnom de "fumée gelée." L'aérogel brise facilement,
rendant impropre comme un isolant autonome pour les fenêtres, mais il peut
supporter jusqu'à 2000 fois son propre poids. Il est très coûteux en raison des
produits chimiques et des processus sous-jacents de sa fabrication, coûtant
jusqu'à 300 $ par pouce cube (2,54 centimètres cubes), même si les prix sont en
baisse. Différentes variétés d’aérogel existent, avec des couleurs légèrement
différentes et des points forts, sur la base de variations dans le processus de
fabrication.
L'aérogel a été
créé par Steven Kistler en 1931, mais ses demandes ont été pas vraiment réalisé
jusqu'en les années soixante et soixante-dix. Les années 1980 ont vu un
renouveau dans le domaine des aérogels, avec des institutions de premier plan
telles que la NASA et Berkeley Labs travaillent sur la recherche dans le
domaine. Ils ont été considérés comme un remplacement pour la mousse de
polyuréthane dans un réfrigérateur, et comme un isolant pour les fenêtres.
L'aérogel a été utilisé dans les missions spatiales de la NASA à retenir les
particules de micrométéorites pour étude sans nuire à leur structure.
L'aérogel est
produite en libérant toute l'eau d'un colloïdal gel de silice sans perturber sa
structure globale. Lorsque les gels meurent à des températures et des pressions
normales, la tension de surface dans de minuscules pores du gel entraîne la
structure de se contracter et de se réduire à environ 10 fois son volume
d'origine. En aérogel fabrication, un gel est placé dans un récipient de grande
chaleur (280 ° C ou 536 ° F) et la pression (1800 livres par pouce carré, ou 1
241 newtons par centimètre carré). Cela provoque le liquide dans le gel
d'entrer dans un état supercritique, permettant une transition de phase
liquide-gaz sans le retrait d'accompagnement qui provoque une structure de gel
amende de s'effondrer. Ce processus est connu sous le nom séchage supercritique.
Au début, le processus a pris des jours pour créer aérogels, mais des
améliorations ont comprimé le temps de séchage de quelques heures. Le processus
est encore un affamé d'énergie, conduisant à la cherté de l’aérogels.
Les aérogels
vraiment considérées comme des "matériaux de l'ère spatiale," un
arrangement avancé de la matière sans analogue dans la nature. Il peut un jour
être utilisé dans un éventail d'applications, depuis l'isolation des logements
à de nouvelles formes d'œuvres d'art. Beaucoup de jeunes chercheurs se
concentrent sur la substance, le mélange aérogel avec des additifs tels que le
carbone pour augmenter ses propriétés isolantes, ou de travailler à réduire la
taille des pores de faire aérogel aussi transparent que possible. Il existe de
nombreuses pistes de recherche et de nombreuses applications potentielles si
cette recherche porte ses fruits.