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, como su enorme capacidad de aislante térmico.

Este material está generalmente compuesto por un 90,5% a un 99,8% 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 m/s.

Este material fue creado por Samuel Stephens 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 muy diferentes materiales; 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]

Los Aerogeles pueden ser tipo Orgánico, Inorgánico, pueden ser hibridos Orgánicos - Inorgánicos o pueden ser de Carbono. La mayoría de los Aerogeles se preparan mediante el método de Pekala en el cual se emplea Resorcinol, Formaldehido y un catalizador. Donde se genera una reacción de polimerización. Los Aerogeles deben pasar por etapas de gelación y curado, secado supercritico, carbonización y activación.

Aerogeles Inorganicos: 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.

Aerogeles Hibridos Organicos – Inorganicos: 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.

Aerogeles Organicos: Presentan una estructura basada en polímeros orgánicos resultantes de la polimerización de monómeros orgánicos multifuncionales. Los más estudiados son los RF obtenidos por policondensación de (resorcinol con formaldehído) y MF (melamina con formaldehido).

Aerogeles de 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 pirolisis a T superiores a 500 ºC e inferiores a 2100 ºC, pues a T mayores se pierden las características del aerogel. Según lo señala Martin 2012

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) y 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 éste.

Su aspecto es fantasmagórico y tiene una resistencia considerable puesto que soporta más de 1.000 veces su peso. [Cita requerida]

El uso más obvio de los aerogeles es como aislante térmico ultraligero para estructuras aéreas, lo que en teoría permitiría a estas flotar indefinidamente en el aire. El pabellón de los Estados Unidos en la Exposición Universal de Montreal es una cúpula geodésica tan ligera, que una diferencia de temperatura entre el aire del interior con el exterior la haría flotar. El gran problema de crear y conservar esta diferencia en una esfera de aproximadamente treinta metros de diámetro se resuelve con un aerogel traslúcido que no permite la fuga de calor y sí la entrada de radiación solar, como un cristal, con lo que se aumenta la flotación indefinidamente mientras le dé el Sol, y dada la ligereza del material de la "piel" de la cubierta, sería masa de flotación en vez de peso. Incrementando el diferencial de temperatura interior-exterior al elevarse en la atmósfera, partiendo desde un punto cálido en la superficie y elevándolo hasta, por ejemplo, los ocho mil metros, se tendrían diferencias de temperatura de 80 ºC. Una estructura así flotaría y produciría un excedente de energía útil.

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

Enlaces externos[editar]

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.