Aerogel

Un Material del Futuro

Cuanto más avancemos en la línea temporal, más materiales con mejores prestaciones han aparecido. Hoy ha llegado a nuestras vidad el aerogel. ¿Pero, qué material es este?

Definición

Para entender que es un aregel, primero hemos de saber que es un gel. 

Gel: Es una sustancia entre líquido y sólido, con aspecto gelatinoso, que presenta la densidad de un líquido, pero en una estructura interna 3D es la de un sólido. 

Aerogel: Es un material ultraligero poroso sintético formado por una estructura de gel al cual se le ha sustituido el líquido por un gas.  Debido a que todavía conserva una estructura tridimensional consique propiedades impresionantes. El 99% es aire.

Estructura 3D

IUPAC: Gel compuesto de un sólido microporoso en el que la fase dispersa es un gas. 

Historia

En 1931 Charles Learned hizo una apuesta contra Samuel S.Kistler para ver si se podría extraer el líquido de las gelatinas y reemplazarlo por gas pero sin alterar la estructura interna ya que este era el gran problema que representaba este reto.

Samuel S.Kistler

Se resolvió este problema de dos formas diferentes: 

-Lavar la gelatina para así cambiar el líquido por otro y luego meterlo en un autoclave (una máquina que aumenta la presión). Se aumenta la presión y la temperatura. Así se consigue el punto crítico de fluido llamado fluido supercrítico. En este estado no hay diferencia entre el estado líquido y el estado gaseoso. Al despresurizarse, solo queda restante la estructura del sólido, pues el líquido que contenía se ha evaporado. 

-Proceso sol-gel. La base de este otro era el ortosilicato de tetrametilo el cual era sometido al mismo tratamiento de “lavar”. Después se metía en el autoclave para poder secar el aerogel. 

Hoy en día se utilizan otros métodos como pueden ser el DESY y el Lund. 

Hitos imprtantes

En 1960 se utilizó para crear “redes” para atrapar gas cósmico, estas redes estaban ancladas en los cohetes espaciales, que una vez en órbita se desplegaban.

Aerogel con polvo espacial

En 2013 se consiguió crear en sólido más liviano del mundo con tan solo una densidad del 0,16 mg/cm3, este material era un aerogel creado con grafeno. Si lo extrapoláramos a un metro cúbico solo pesaría 160 gramos.

Ahora se han conseguido crear diferentes tipos de aerogeles con diversos materiales como el sílice, alúmina, óxido de cromo, entre otros. Te esta manera, el aerogel cambia su propiedades, como podrían ser sus colores.

Propiedades 

-El sólido más ligero del mundo con una densidad entre 3 y 15 veces más que la del aire. (Depende del material con el que está hecho)

-El mejor aislante térmico y acústico. Esto es debido a la reducción de la conductividad térmica creada por su estructura de nanoporos que impiden el flujo libre de partículas como de las ondas. Este es el llamado efecto Knudsen.

Aislación térmica:

http://youtube.com/clip/UgkxTyy1Q_GPUs7K8AqfJSKeGzgWiOJUBKBH

Aislación acústica: (Zapatilas normales y zapatillas con suela de aerogel)

https://youtube.com/clip/Ugkx64wW152wIwznBgbzLGX_V7HHFvJWB321

-Tiene el menor índice de refracción de la luz, es decir, que los objetos que se ven a través de este material no sufren deformación. 

-Tiene una gran transparencia y un color azulado en fondos oscuros debido a la dispersión de Rayleigh, pero tendrá un color amarillento en fondos claros. 

(Primera imágen) Sobre fondo

(Segunda imágen) Sobre fondo claro

-Ultra resistente, debido a su estructura puede aguantar hasta 1000 veces su propio peso, pero es extremadamente frágil. 

-Al ser un material poroso, puede absorber una gran cantidad de líquidos siendo en algunos casos hasta 900 veces su propia masa. Lo único malo de esto es que el aerogel se destruye.

-También puede ser hidrofóbico, que repele el agua.

Aplicaciones 

Debido a su gran absorción tiene usos en la limpieza de residuos como puede ser el ejemplo de materiales tóxicos vertidos al océano. Por el lado contrario, se puede aplicar en algunas pinturas para que el agua u otros líquidos resvalen. Uno de los usos principales es el aislamiento, ya que puede proteger de llamaradas o temperaturas gélidas. En la industria aeroespacial se utiliza para la recolección del polvo estelar de los cometas o en la fabricación de tanques de combustible. Un uso tal vez menos conocido es el de súper condensadores. 

El aerogel por si solo no es un material facil de trabajar con el, por eso se mezcla con otros mateiales.

Ventajas e Inconvenientes

Ventajas: 

-Resistencia

-Aislamiento

-Ligero

-Hidrófilo o hidrofóbico

Desventajas: 

-Alto coste 60€-90€ por kg

-Extremadamente frágil

-Sigue en desarrollo 

Resumen/Conclusión:

Es un material que destaca con sus propiedades y tal vez en un futuro cercano lo estemos utilizando en el día a día.

Fuentes:

Veritasium

https://www.hisour.com/es/aerogel-40784/

Historia :: Aerogel (webnode.com.co)

Aerogel Que es, Propiedades, Usos, Fabricacion.... (areatecnologia.com)