Aerogel

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La flor no se consume bajo el fuego del mechero Bunsen debido a las propiedades aislantes del aerogel.
Un ladrillo de 2,5 kg soportado por 2 g de aerogel.

El aerogel o el humo helado es un material coloidal similar al gel, en el cual el componente líquido es cambiado por un gas, obteniendo como resultado un sólido de muy baja densidad (3 mg/cm³ ó 3 kg/m³) y altamente poroso, con ciertas propiedades muy sorprendentes, enorme capacidad de aislante térmico.

Este material está generalmente compuesto por un 90,50% a un 99,98% de aire, es mil veces menos denso que el vidrio y unas tres veces más denso que el aire. Familiarmente es denominado humo helado, humo sólido o humo azul, debido a su naturaleza semitransparente; sin embargo, tiene al tacto una consistencia similar a la espuma de poliestireno.

Posee un índice de refracción de 1,0, muy bajo para un sólido. La velocidad del sonido a través de él es muy baja, 100 metros/segundo.

Historia[editar]

Este material fue creado por Steven Kistler en 1931, como resultado de una apuesta entre él y Charles Learned sobre quién podría reemplazar el líquido de un tarro de mermelada por gas sin que el volumen de este disminuyera.

El aerogel se puede fabricar a partir de materiales muy diferentes; las investigaciones de Kirstler consistían en aerogeles basados en sílice, circonio, alúmina, óxido de cromo, estaño y carbono.

En 2013, el profesor Gao Chao y su equipo de investigación de la Universidad Zhejiang de China desarrollaron el aerogel de grafeno, cuya densidad de 0,16 mg/cm3 es la más baja jamás alcanzada.[1]

Clasificación[editar]

Los aerogeles pueden ser tipo orgánico, inorgánico, pueden ser híbridos orgánico-inorgánicos, o bien pueden ser de carbono. La mayoría se preparan mediante el método de Pekala, en el cual se emplea resorcinol, formaldehído y un catalizador, donde se genera una reacción de polimerización. Los aerogeles deben pasar por etapas de gelación y curado, secado supercrítico, carbonización y activación.

  • Inorgánicos: Presentan una estructura basada en óxidos metálicos o semimetálicos, se han estudiado con mayor extensión los que son preparados a partir de dióxido de silicio.
  • Híbridos orgánico-inorgánicos: Presentan una estructura basada en óxidos metálicos o semimetálicos, se han estudiado con mayor extensión los que son preparados a partir de dióxido de silicio.
  • Orgánicos: Presentan una estructura basada en polímeros orgánicos resultantes de la polimerización de monómeros orgánicos multifuncionales. Los más estudiados son los RF, obtenidos por policondensación (resorcinol con formaldehído) y MF (melamina con formaldehído).
  • Carbono: Poseen una estructura desordenada de carbono sp2, son los únicos que conducen la corriente eléctrica, se obtienen de la carbonización de aerogeles orgánicos mediante un proceso de pirólisis a temperaturas superiores a 500 ºC e inferiores a 2100 ºC, pues a temperaturas mayores se pierden las características del aerogel.

Las variables fundamentales que controlan cada una de estas etapas determinan las propiedades del gel de carbono obtenido. Entre estas variables se encuentran:

  • El tipo de precursor y de disolvente utilizado.
  • El pH de la disolución.
  • El tiempo y la temperatura de la gelación y curado.
  • El tipo de secado utilizado (supercrítico, criogénico y subcrítico).
  • La temperatura de carbonización.

Pequeñas variaciones en estas propiedades producen cambios significativos en la estructura y en las propiedades de los geles de carbono (Hernández, Arenillas, Calvo, & Menéndez, s.f).

Usos[editar]

El aerogel tiene varias aplicaciones comerciales, aunque principalmente ha sido utilizado como aislante térmico en las ventanas de los edificios de oficinas, en las que sus propiedades son utilizadas para evitar la pérdida de calor o el aumento de este.

Su aspecto es fantasmagórico y tiene una resistencia considerable puesto que podría soportar aproximadamente más de 1.000 veces su peso.

El uso más obvio de los aerogeles es como aislante térmico ultraligero para estructuras aéreas. El Biosphère de Montreal fue el pabellón de los Estados Unidos en la Exposición Universal de Montreal y era una cúpula geodésica de aerogel consumida en un incendio.

El aerogel también puede servir como parachoques en automóviles, pues amortigua los golpes en un 89% de intensidad.[cita requerida]

Referencias[editar]

  1. «Graphene aerogel takes world’s lightest material crown» (en inglés). Gizmag.com. 24 de marzo de 2013. Consultado el 25 de marzo de 2013. 

Enlaces externos[editar]