Nota 1: La sílice microporosa, el vidrio microporoso y las zeolitas son ejemplos comunes de aerogeles.
Nota 2: Corregido de la ref., [3] donde la definición es una repetición de la definición incorrecta de un gel seguida de una referencia inexplicada a la porosidad de la estructura.El aerogel es un material ultraligero poroso sintético derivado de un gel , en el que el componente líquido del gel ha sido reemplazado por un gas sin colapso significativo de la estructura del gel. [4] El resultado es un sólido con una densidad extremadamente baja [5] y una conductividad térmica extremadamente baja . Los apodos incluyen humo congelado , [6] humo sólido , aire sólido , nube sólido , y el humo azul , debido a su translúcido naturaleza y la forma de luz se dispersa en el material. Los aerogeles de sílice se sienten como poliestireno expandido frágil al tacto, mientras que algunos aerogeles a base de polímeros se sienten como espumas rígidas. Los aerogeles se pueden fabricar a partir de una variedad de compuestos químicos. [7]
El aerogel fue creado por primera vez por Samuel Stephens Kistler en 1931, [8] como resultado de una apuesta [9] con Charles Learned sobre quién podría reemplazar el líquido en "jaleas" con gas sin causar encogimiento. [10] [11]
Los aerogeles se producen extrayendo el componente líquido de un gel mediante secado supercrítico o liofilización . Esto permite que el líquido se seque lentamente sin que la matriz sólida del gel colapse por acción capilar , como sucedería con la evaporación convencional . Los primeros aerogeles se produjeron a partir de geles de sílice . El trabajo posterior de Kistler involucró aerogeles a base de alúmina , cromo y dióxido de estaño . Los aerogeles de carbono se desarrollaron por primera vez a finales de la década de 1980. [12]
Propiedades
A pesar del nombre, los aerogeles son materiales sólidos, rígidos y secos que no se parecen a un gel en sus propiedades físicas: el nombre proviene del hecho de que están hechos de geles. Por lo general, presionar suavemente un aerogel no deja ni una pequeña marca; presionar con más firmeza dejará una depresión permanente. Si se presiona con mucha firmeza, se producirá una ruptura catastrófica en la estructura escasa, que hará que se rompa como el vidrio (una propiedad conocida como friabilidad ), aunque las variaciones más modernas no sufren esto. A pesar de que es propenso a romperse, es muy fuerte estructuralmente. Su impresionante capacidad de carga se debe a la microestructura dendrítica , en la que las partículas esféricas de tamaño medio de 2 a 5 nm se fusionan en grupos. Estos grupos forman una estructura tridimensional altamente porosa de cadenas casi fractales , con poros algo menos de 100 nm. El tamaño y la densidad promedio de los poros se pueden controlar durante el proceso de fabricación.
El aerogel es un material que tiene un 99,8% de aire. Los aerogeles tienen una red sólida porosa que contiene bolsas de aire, y las bolsas de aire ocupan la mayor parte del espacio dentro del material. [13] La escasez de material sólido permite que el aerogel sea casi ingrávido.
Los aerogeles son buenos aislantes térmicos porque casi anulan dos de los tres métodos de transferencia de calor : conducción (en su mayoría se componen de gas aislante) y convección (la microestructura evita el movimiento neto del gas). Son buenos aislantes conductores porque están compuestos casi en su totalidad por gases, que son muy malos conductores de calor. (El aerogel de sílice es un aislante especialmente bueno porque la sílice también es un mal conductor del calor; un aerogel metálico o de carbono, por otro lado, sería menos efectivo). Son buenos inhibidores de la convección porque el aire no puede circular a través de la red. Los aerogeles son malos aislantes radiativos porque la radiación infrarroja (que transfiere el calor) los atraviesa.
Debido a su naturaleza higroscópica , el aerogel se siente seco y actúa como un desecante fuerte . Las personas que manipulan aerogel durante períodos prolongados deben usar guantes para evitar la aparición de manchas secas y quebradizas en la piel.
El ligero color que tiene se debe a la dispersión de Rayleigh de las longitudes de onda más cortas de la luz visible por la estructura dendrítica de tamaño nanométrico. Esto hace que tenga un aspecto azul ahumado sobre fondos oscuros y amarillento sobre fondos brillantes.
Los aerogeles por sí mismos son hidrófilos , y si absorben humedad suelen sufrir un cambio estructural, como la contracción, y se deterioran, pero la degradación se puede prevenir haciéndolos hidrófobos , mediante un tratamiento químico. Los aerogeles con interiores hidrofóbicos son menos susceptibles a la degradación que los aerogeles con solo una capa hidrofóbica externa, incluso si una grieta penetra en la superficie.
Efecto Knudsen
Los aerogeles pueden tener una conductividad térmica menor que la del gas que contienen. [14] [15] Esto es causado por el efecto Knudsen , una reducción de la conductividad térmica en los gases cuando el tamaño de la cavidad que abarca el gas se vuelve comparable al camino libre medio . Efectivamente, la cavidad restringe el movimiento de las partículas de gas, disminuyendo la conductividad térmica además de eliminar la convección. Por ejemplo, la conductividad térmica del aire es de aproximadamente 25 mW / m · K en STP y en un recipiente grande, pero disminuye a aproximadamente 5 mW / m · K en un poro de 30 nanómetros de diámetro. [dieciséis]
Estructura
La estructura de aerogel resulta de una polimerización sol-gel , que es cuando los monómeros (moléculas simples) reaccionan con otros monómeros para formar un sol o una sustancia que consiste en macromoléculas reticuladas y enlazadas con depósitos de solución líquida entre ellos. Cuando el material se calienta críticamente, el líquido se evapora y el marco de la macromolécula reticulada y adherida queda atrás. El resultado de la polimerización y el calentamiento crítico es la creación de un material que tiene una estructura porosa fuerte clasificada como aerogel. [17] Las variaciones en la síntesis pueden alterar el área de la superficie y el tamaño de los poros del aerogel. Cuanto menor sea el tamaño de los poros, más susceptible es el aerogel a fracturarse. [18]
Impermeabilización
El aerogel contiene partículas de 2 a 5 nm de diámetro. Después del proceso de creación de aerogel, contendrá una gran cantidad de grupos hidroxilo en la superficie. Los grupos hidroxilo pueden provocar una fuerte reacción cuando el aerogel se coloca en agua, provocando que se disuelva catastróficamente en el agua. Una forma de impermeabilizar el aerogel hidrófilo es empapando el aerogel con alguna base química que reemplace los grupos hidroxilo de la superficie (–OH) con grupos no polares (–O R ), un proceso que es más efectivo cuando R es un grupo alifático. . [19]
Porosidad del aerogel
Hay varias formas de determinar la porosidad del aerogel: los tres métodos principales son la adsorción de gas , la porosimetría de mercurio y el método de dispersión. En la adsorción de gas, el nitrógeno en su punto de ebullición se adsorbe en la muestra de aerogel. El gas que se adsorbe depende del tamaño de los poros dentro de la muestra y de la presión parcial del gas en relación con su presión de saturación . El volumen del gas adsorbido se mide utilizando la fórmula de Brunauer, Emmit y Teller ( BET ), que da el área de superficie específica de la muestra. A alta presión parcial en la adsorción / desorción, la ecuación de Kelvin proporciona la distribución del tamaño de los poros de la muestra. En la porosimetría de mercurio, el mercurio se fuerza al interior del sistema poroso de aerogel para determinar el tamaño de los poros, pero este método es muy ineficaz ya que el marco sólido de aerogel colapsará por la alta fuerza de compresión. El método de dispersión implica la desviación de la radiación dependiente del ángulo dentro de la muestra de aerogel. La muestra puede ser partículas sólidas o poros. La radiación penetra en el material y determina la geometría fractal de la red de poros de aerogel. Las mejores longitudes de onda de radiación para usar son los rayos X y los neutrones. El aerogel es también una red porosa abierta: la diferencia entre una red porosa abierta y una red porosa cerrada es que en la red abierta, los gases pueden entrar y salir de la sustancia sin ninguna limitación, mientras que una red porosa cerrada atrapa los gases dentro del material forzando que permanezcan dentro de los poros. [20] La alta porosidad y el área de superficie de los aerogeles de sílice permiten su uso en una variedad de aplicaciones de filtración ambiental.
Materiales
Aerogel de sílice
El aerogel de sílice es el tipo más común de aerogel y el tipo principal en uso o estudio. [21] [22] Tiene una base de sílice y puede derivarse de gel de sílice o mediante un proceso Stober modificado . La nanoespuma de sílice de menor densidad pesa 1.000 g / m 3 , [23] que es la versión evacuada del aerogel récord de 1.900 g / m 3 . [24] La densidad del aire es de 1200 g / m 3 (a 20 ° C y 1 atm). [25] A partir de 2013[actualizar], el aerografeno tuvo una densidad más baja a 160 g / m 3 , o 13% de la densidad del aire a temperatura ambiente. [26]
La sílice se solidifica en grupos tridimensionales entrelazados que constituyen solo el 3% del volumen. Por tanto, la conducción a través del sólido es muy baja. El 97% restante del volumen está compuesto por aire en nanoporos extremadamente pequeños. El aire tiene poco espacio para moverse, inhibiendo tanto la convección como la conducción en fase gaseosa. [27]
El aerogel de sílice también tiene una alta transmisión óptica de ~ 99% y un índice de refracción bajo de ~ 1.05. [28]
Este aerogel tiene propiedades aislantes térmicas notables, teniendo una conductividad térmica extremadamente baja : desde 0.03 W / (m · K ) [29] en presión atmosférica hasta 0.004 W / (m · K) [23] en vacío modesto, que corresponden a Valores R de 14 a 105 (habitual en EE. UU.) O 3,0 a 22,2 (métrico) para un grosor de 3,5 pulgadas (89 mm). A modo de comparación, el aislamiento de pared típico es 13 (habitual en EE. UU.) O 2,7 (métrico) para el mismo espesor. Su punto de fusión es de 1.473 K (1.200 ° C; 2.192 ° F). También vale la pena señalar que en la literatura se han reportado conductividades aún más bajas para muestras monolíticas producidas experimentalmente, alcanzando 0.009 W / (m · K) a 1atm. [30]
Hasta 2011, el aerogel de sílice ostentaba 15 entradas en los récords mundiales Guinness por las propiedades de los materiales, incluido el mejor aislante y el sólido de menor densidad, aunque fue desbancado del último título por los materiales aún más ligeros aerografito en 2012 [31] y luego aerografeno en 2013. [32] [33]
Carbón
Los aerogeles de carbono están compuestos de partículas con tamaños en el rango nanométrico , unidas covalentemente . Tienen una porosidad muy alta (más del 50%, con un diámetro de poro inferior a 100 nm) y superficies que oscilan entre 400 y 1.000 m 2 / g. A menudo se fabrican como papel compuesto: papel no tejido hecho de fibras de carbono , impregnado con resorcinol - aerogel de formaldehído y pirolizado . Dependiendo de la densidad, los aerogeles de carbono pueden ser conductores de electricidad, lo que hace que el papel de aerogel compuesto sea útil para electrodos en condensadores o electrodos de desionización. Debido a su área de superficie extremadamente alta, los aerogeles de carbono se utilizan para crear supercondensadores , con valores que van hasta miles de faradios basados en una densidad de capacitancia de 104 F / gy 77 F / cm 3 . Los aerogeles de carbono también son extremadamente "negros" en el espectro infrarrojo, reflejando sólo el 0,3% de la radiación entre 250 nm y 14,3 µm, lo que los hace eficientes para los colectores de energía solar .
El término "aerogel" para describir masas de aire de nanotubos de carbono producidos a través de ciertas técnicas químicas de deposición de vapor es incorrecto. Dichos materiales se pueden hilar en fibras con una resistencia mayor que el Kevlar y propiedades eléctricas únicas. Sin embargo, estos materiales no son aerogeles, ya que no tienen una estructura interna monolítica y no tienen la estructura de poros regular característica de los aerogeles.
Óxido de metal
Los aerogeles de óxidos metálicos se utilizan como catalizadores en diversas reacciones / transformaciones químicas o como precursores de otros materiales.
Los aerogeles hechos con óxido de aluminio se conocen como aerogeles de alúmina. Estos aerogeles se utilizan como catalizadores, especialmente cuando están "dopados" con un metal distinto del aluminio. El aerogel de níquel- alúmina es la combinación más común. La NASA también está considerando los aerogeles de alúmina para capturar partículas a hipervelocidad; una formulación dopada con gadolinio y terbio podría emitir fluorescencia en el lugar del impacto de la partícula, y la cantidad de fluorescencia dependería de la energía del impacto.
Una de las diferencias más notables entre los aerogeles de sílice y el aerogel de óxido metálico es que los aerogeles de óxido metálico suelen tener colores variados.
Aerogel | Color |
---|---|
Sílice , alúmina , titania , zirconia | Transparente con dispersión Rayleigh azul o blanco |
Oxido de hierro | Rojo óxido o amarillo, opaco |
Cromia | Verde oscuro o azul profundo, opaco |
Vanadia | Verde oliva, opaco |
Óxido de neodimio | Morado, transparente |
Samaria | Amarillo, transparente |
Holmia , erbia | Rosa, transparente |
[34]
Otro
Se pueden utilizar polímeros orgánicos para crear aerogeles. SEAgel está hecho de agar . La película AeroZero está hecha de poliimida . La celulosa de las plantas se puede utilizar para crear un aerogel flexible. [35]
GraPhage13 es el primer aerogel a base de grafeno ensamblado con óxido de grafeno y el bacteriófago M13 . [36]
Chalcogel es un aerogel hecho de calcógenos (la columna de elementos de la tabla periódica que comienza con oxígeno) como azufre, selenio y otros elementos. [37] En su creación se han utilizado metales menos costosos que el platino.
Se han desarrollado aerogeles hechos de puntos cuánticos de seleniuro de cadmio en una red porosa 3-D para su uso en la industria de los semiconductores. [38]
El rendimiento del aerogel se puede aumentar para una aplicación específica mediante la adición de dopantes , estructuras de refuerzo y compuestos de hibridación. Aspen Aerogels fabrica productos como Spaceloft [39] que son compuestos de aerogel con algún tipo de guata fibrosa. [40]
Aplicaciones
El colector de polvo " Stardust " con bloques de aerogel. (NASA)
Polvo cósmico atrapado en bloques de aerogel de "Stardust". (NASA)
Huellas de polvo cósmico de un cometa atrapado en bloques de aerogel de "Stardust". (NASA)
Absorción de aceite por aerogel. [41] ( Informes científicos )
Un aerogel sostenido por el cabello. [41] ( Informes científicos )
Un aerogel que sostiene crayones, con una llama encendida debajo, lo que demuestra su excelente aislamiento del calor. (NASA)
Los aerogeles se utilizan para una variedad de aplicaciones:
- Aislamiento ; por ejemplo, se ha añadido aerogel en forma granular a los tragaluces para este propósito. El proyecto Solar Decathlon House de 2007 del Georgia Institute of Technology utilizó un aerogel como aislante en el techo semitransparente. [42]
- Un adsorbedor químico para limpiar derrames. [43] Pueden utilizarse aerogeles de sílice para la filtración; Tienen una gran superficie, porosidad y son ultrahidrófobos . Pueden utilizarse para la eliminación de metales pesados. Esto podría aplicarse al tratamiento de aguas residuales . [44]
- Un catalizador o un portador de catalizador. [45] [46] [8]
- Los aerogeles de sílice se pueden utilizar en dispositivos de formación de imágenes, ópticas y guías de luz. [47]
- Agentes espesantes en algunas pinturas y cosméticos . [48] [45] [49]
- Como componentes en absorbedores de energía. [50]
- Objetivos láser para la Instalación Nacional de Ignición (NIF) de los Estados Unidos . [51]
- Material utilizado en igualadores de impedancia para transductores, altavoces y telémetros. [52]
- Según el Journal of Nanomaterials de Hindawi , los aerogeles se utilizan para materiales más flexibles como ropa y mantas: "La fabricación comercial de 'mantas' de aerogel comenzó alrededor del año 2000, combinando aerogel de sílice y refuerzo fibroso que convierte el aerogel frágil en un duradero , material flexible. Las propiedades mecánicas y térmicas del producto pueden variar en función de la elección de las fibras de refuerzo, la matriz de aerogel y los aditivos de opacificación incluidos en el compuesto ". [45]
- El aerogel de sílice se ha utilizado para capturar el polvo cósmico , también conocido como polvo espacial. [53] [54] La NASA usó un aerogel para atrapar partículas de polvo espacial a bordo de la nave espacial Stardust . [55] Estos colectores de polvo de aerogel tienen una masa muy baja. [56] Las partículas se vaporizan al impactar con los sólidos y pasan a través de los gases, pero pueden quedar atrapadas en los aerogeles. La NASA también utilizó aerogel para el aislamiento térmico de los rovers de Marte . [57] [58] [45]
- La Marina de los Estados Unidos evaluó el uso de aerogeles en la ropa interior como protección térmica pasiva para los buceadores. [59] [45] De manera similar, la NASA ha utilizado aerogeles para aislar trajes espaciales . [60] [45]
- En física de partículas como radiadores en detectores de efecto Cherenkov , como el sistema ACC del detector Belle, utilizado en el experimento Belle en KEKB . [61] La idoneidad de los aerogeles está determinada por su bajo índice de refracción , que llena el espacio entre gases y líquidos, y su transparencia y estado sólido, lo que los hace más fáciles de usar que los líquidos criogénicos o los gases comprimidos. [62]
- Los aerogeles de resorcinol - formaldehído (polímeros químicamente similares a las resinas de fenol formaldehído ) se utilizan como precursores para la fabricación de aerogeles de carbono o cuando se desea un aislante orgánico de gran superficie. [63]
- Los nanocompuestos de metal-aerogel preparados impregnando el hidrogel con una solución que contiene iones de un metal de transición e irradiando el resultado con rayos gamma , precipitan las nanopartículas del metal. Dichos compuestos se pueden usar como catalizadores, sensores, blindaje electromagnético y en la eliminación de desechos. Un posible uso de catalizadores de platino sobre carbono es en las pilas de combustible . [ cita requerida ]
- Como sistema de administración de fármacos debido a su biocompatibilidad . Debido a su gran superficie y estructura porosa, los fármacos se pueden adsorber a partir de CO supercrítico.
2. La velocidad de liberación de los fármacos se puede adaptar variando las propiedades del aerogel. [64] - Los aerogeles de carbono se utilizan en la construcción de pequeños supercondensadores electroquímicos de doble capa . Debido a la alta área de superficie del aerogel, estos condensadores pueden tener entre 1 / 2000a y 1 / 5000avo del tamaño de los condensadores electrolíticos de clasificación similar. [65] Según el Journal of Nanomaterials de Hindawi , "los supercondensadores de aerogel pueden tener una impedancia muy baja en comparación con los supercondensadores normales y pueden absorber o producir picos de corriente muy altos. En la actualidad, estos condensadores son sensibles a la polaridad y deben conectarse en serie si se necesita un voltaje de trabajo superior a aproximadamente 2,75 V ". [45]
- Dunlop Sport utiliza aerogel en algunas de sus raquetas para deportes como el tenis. [66]
- En la purificación de agua, los calcogeles se han mostrado prometedores para absorber los contaminantes de metales pesados mercurio, plomo y cadmio del agua. [67] Los aerogeles pueden usarse para separar el aceite del agua, que podría usarse, por ejemplo, para responder a derrames de petróleo . [68] [44] [41] Los aerogeles se pueden usar para desinfectar el agua y matar las bacterias. [69] [70]
- El aerogel puede introducir desorden en el superfluido helio-3 . [71]
- En el deshielo de aviones, una nueva propuesta utiliza un aerogel de nanotubos de carbono . Se hila un filamento delgado en una bobinadora para crear una película de 10 micrones de espesor. La cantidad de material necesario para cubrir las alas de un jumbo jet pesa 80 gramos (2,8 oz). Los calentadores de aerogel se pueden dejar encendidos continuamente a baja potencia para evitar que se forme hielo. [72]
- Túnel de transmisión de aislamiento térmico del Chevrolet Corvette (C7) . [73]
- CamelBak utiliza aerogel como aislamiento en una botella deportiva térmica. [74]
- 45 North utiliza aerogel como aislamiento de la palma de sus guantes de ciclismo Sturmfist 5. [75]
- Los aerogeles de sílice se pueden utilizar para aislamiento acústico , como en ventanas o con fines de construcción. [76] [77]
Producción
Los aerogeles de sílice se sintetizan típicamente mediante un proceso de sol-gel. El primer paso es la creación de una suspensión coloidal de partículas sólidas conocida como "sol". Los precursores son un alcohol líquido , como el etanol, que se mezcla con un alcóxido de silicio , como el tetrametoxisilano (TMOS), el tetraetoxisilano (TEOS) y el polietoxidisiloxano (PEDS) (en trabajos anteriores se utilizaron silicatos de sodio). [78] La solución de sílice se mezcla con un catalizador y se deja gelificar durante una reacción de hidrólisis que forma partículas de dióxido de silicio. [79] La suspensión de óxido comienza a sufrir reacciones de condensación que dan como resultado la creación de puentes de óxido metálico (ya sea M – O – M, puentes "oxo" o M – OH – M, puentes " ol ") que unen las partículas coloidales dispersas. . [80] Estas reacciones generalmente tienen velocidades de reacción moderadamente lentas y, como resultado , se utilizan catalizadores ácidos o básicos para mejorar la velocidad de procesamiento. Los catalizadores básicos tienden a producir aerogeles más transparentes y minimizan la contracción durante el proceso de secado y también lo fortalecen para evitar el colapso de los poros durante el secado. [79]
Finalmente, durante el proceso de secado del aerogel, el líquido que rodea la red de sílice se elimina cuidadosamente y se reemplaza con aire, mientras se mantiene intacto el aerogel. Los geles en los que se permite que el líquido se evapore a un ritmo natural se conocen como xerogeles . A medida que el líquido se evapora, las fuerzas causadas por las tensiones superficiales de las interfaces líquido-sólido son suficientes para destruir la frágil red de gel. Como resultado, los xerogeles no pueden alcanzar las porosidades altas y, en cambio, alcanzan un pico en porosidades más bajas y exhiben grandes cantidades de contracción después del secado. [81] Para evitar el colapso de las fibras durante la evaporación lenta del disolvente y reducir las tensiones superficiales de las interfaces líquido-sólido, se pueden formar aerogeles mediante liofilización (liofilización). Dependiendo de la concentración de las fibras y la temperatura para congelar el material, las propiedades como la porosidad del aerogel final se verán afectadas. [82]
En 1931, para desarrollar los primeros aerogeles, Kistler utilizó un proceso conocido como secado supercrítico que evita un cambio de fase directo. [21] Al aumentar la temperatura y la presión, forzó al líquido a un estado de fluido supercrítico donde, al bajar la presión, pudo gasificar y eliminar instantáneamente el líquido dentro del aerogel, evitando daños a la delicada red tridimensional. Si bien esto se puede hacer con etanol , las altas temperaturas y presiones conducen a condiciones de procesamiento peligrosas. Un método más seguro y de menor temperatura y presión implica un intercambio de disolvente. Esto normalmente se realiza mediante el intercambio del líquido de poros acuosa inicial para un CO 2 tal como etanol o -miscible líquido acetona , a continuación, en dióxido de carbono líquido y luego con lo que el dióxido de carbono por encima de su punto crítico . Una variante de este proceso implica la inyección directa de dióxido de carbono supercrítico en el recipiente a presión que contiene el aerogel. El resultado final de cualquiera de los procesos intercambia el líquido inicial del gel con dióxido de carbono, sin permitir que la estructura del gel colapse o pierda volumen. [79]
El aerogel de resorcinol - formaldehído (aerogel de RF) se fabrica de manera similar a la producción de aerogel de sílice. A continuación, se puede fabricar un aerogel de carbono a partir de este aerogel de resorcinol-formaldehído mediante pirólisis en una atmósfera de gas inerte , dejando una matriz de carbono . [83] El aerogel de carbono resultante puede usarse para producir formas sólidas, polvos o papel compuesto. [84] Los aditivos han tenido éxito en mejorar ciertas propiedades del aerogel para el uso de aplicaciones específicas. Los compuestos de aerogel se han fabricado utilizando una variedad de refuerzos continuos y discontinuos . La alta relación de aspecto de fibras como la fibra de vidrio se ha utilizado para reforzar compuestos de aerogel con propiedades mecánicas significativamente mejoradas.
Seguridad
No se sabe que los aerogeles a base de sílice sean cancerígenos o tóxicos. Sin embargo, son un irritante mecánico para los ojos, la piel, el tracto respiratorio y el sistema digestivo. También pueden provocar sequedad de la piel, los ojos y las membranas mucosas. [85] Por lo tanto, se recomienda que se use equipo de protección que incluya protección respiratoria, guantes y gafas protectoras siempre que se manipulen o procesen aerogeles desnudos, particularmente cuando se pueda producir polvo o fragmentos finos. [86]
Ver también
- Nanoespuma de carbono
- Nanogel
- BANCO DE NIEBLA
Referencias
- ^ RG Jones; J. Kahovec; R. Stepto; ES Wilks; M. Hess; T. Kitayama; WV Metanomski (2008). IUPAC. Compendio de terminología y nomenclatura de polímeros, Recomendaciones de la IUPAC 2008 (el "Libro púrpura") (PDF) . RSC Publishing, Cambridge, Reino Unido.
- ^ Slomkowski, Stanislaw; Alemán, José V .; Gilbert, Robert G .; Hess, Michael; Horie, Kazuyuki; Jones, Richard G .; Kubisa, Przemyslaw; Meisel, Ingrid; Mormann, Werner; Penczek, Stanisław; Stepto, Robert FT (2011). "Terminología de polímeros y procesos de polimerización en sistemas dispersos (Recomendaciones IUPAC 2011)" (PDF) . Química pura y aplicada . 83 (12): 2229–2259. doi : 10.1351 / PAC-REC-10-06-03 . S2CID 96812603 .
- ^ AD McNaught; A. Wilkinson. (1997). IUPAC. Compendio de terminología química, 2ª ed. (el "Libro de oro") (XML en línea corregido versión ed.). Oxford: Publicaciones científicas de Blackwell. doi : 10.1351 / goldbook . ISBN 978-0-9678550-9-7.
- ^ Definiciones de términos relacionados con la estructura y procesamiento de soles, geles, redes y materiales híbridos inorgánicos-orgánicos (Recomendaciones de la IUPAC 2007) . Química pura y aplicada . 79 . 2007. págs. 1801–1829. doi : 10.1351 / goldbook.A00173 . ISBN 978-0-9678550-9-7. Archivado desde el original el 30 de noviembre de 2012.
- ^ "Guinness Records nombra el sólido más ligero del mundo de aerogel de JPL" . NASA . Laboratorio de propulsión a chorro. 7 de mayo de 2002. Archivado desde el original el 25 de mayo de 2009 . Consultado el 25 de mayo de 2009 .
- ^ Taher, Abul (19 de agosto de 2007). "Los científicos aclaman el 'humo congelado' como material que cambiará el mundo" . Artículo de noticias . Londres: Times Online. Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2007 . Consultado el 22 de agosto de 2007 .
- ^ Aegerter, MA; Leventis, N .; Koebel, MM (2011). Manual de aerogeles . Springer Publishing. ISBN 978-1-4419-7477-8.
- ^ a b Pajonk, GM (16 de mayo de 1991). "Catalizadores de aerogel" . Catálisis aplicada . 72 (2): 217–266. doi : 10.1016 / 0166-9834 (91) 85054-Y . ISSN 0166-9834 .
- ^ Barron, Randall F .; Nellis, Gregory F. (2016). Transferencia de calor criogénica (2ª ed.). Prensa CRC . pag. 41. ISBN 9781482227451. Archivado desde el original el 22 de noviembre de 2017.
- ^ Kistler, SS (1931). "Gelatinas y aerogeles expandidos coherentes". Naturaleza . 127 (3211): 741. Bibcode : 1931Natur.127..741K . doi : 10.1038 / 127741a0 . S2CID 4077344 .
- ^ Kistler, SS (1932). "Aerogeles expandidos coherentes". Revista de Química Física . 36 (1): 52–64. doi : 10.1021 / j150331a003 .
- ^ Pekala, RW (1989). "Aerogeles orgánicos de la policondensación de resorcinol con formaldehído". Revista de ciencia de materiales . 24 (9): 3221–3227. Código bibliográfico : 1989JMatS..24.3221P . doi : 10.1007 / BF01139044 . ISSN 0022-2461 . S2CID 91183262 .
- ^ "¿Qué es el aerogel? Teoría, propiedades y aplicaciones" . azom.com. 12 de diciembre de 2013. Archivado desde el original el 9 de diciembre de 2014 . Consultado el 5 de diciembre de 2014 .
- ^ Zhang, Hu; Zhang, Chao; Ji, Wentao; Wang, Xian; Li, Yueming; Tao, Wenquan (30 de agosto de 2018). "Caracterización experimental de la conductividad térmica y microestructura del compuesto opacificador-fibra-aerogel" . Moléculas: una revista de química sintética y química de productos naturales . 23 (9). doi : 10,3390 / moléculas23092198 . ISSN 1420-3049 . PMC 6225116 . PMID 30200271 .
- ^ Caps, R .; Fricke, J. (2004), Aegerter, Michel A .; Mennig, Martin (eds.), "Aerogeles para aislamiento térmico" , Tecnologías Sol-Gel para productores y usuarios de vidrio , Boston, MA: Springer US, págs. 349–353, doi : 10.1007 / 978-0-387-88953- 5_46 , ISBN 978-0-387-88953-5, consultado el 29 de marzo de 2021
- ^ Berge, Axel y Johansson, Pär (2012) Revisión de la literatura sobre aislamiento térmico de alto rendimiento Archivado el 21 de noviembre de 2014 en Wayback Machine . Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia
- ^ Estructura de aerogel Archivado el 25 de diciembre de 2014 en la Wayback Machine . Str.llnl.gov. Consultado el 31 de julio de 2016.
- ^ "Aerogel de sílice" . Aerogel.org . Archivado desde el original el 4 de abril de 2016.
- ↑ The Surface Chemistry of Silica Aerogels Archivado el 1 de diciembre de 2014 en Wayback Machine . Energy.lbl.gov. Consultado el 31 de julio de 2016.
- ^ Estructura de poros de aerogeles de sílice Archivado el 1 de diciembre de 2014 en la Wayback Machine . Energy.lbl.gov. Consultado el 31 de julio de 2016.
- ^ a b Nguyen, Hong KD; Hoang, Phuong T .; Dinh, Ngo T .; Nguyen, Hong KD; Hoang, Phuong T .; Dinh, Ngo T. (agosto de 2018). "Síntesis de nanopartículas de aerogel de sílice modificado para la remediación del petróleo crudo vietnamita derramado sobre el agua" . Revista de la Sociedad Química Brasileña . 29 (8): 1714-1720. doi : 10.21577 / 0103-5053.20180046 . ISSN 0103-5053 .
- ^ "Aerogeles: más delgados, más ligeros, más fuertes" . NASA . 15 de abril de 2015 . Consultado el 29 de marzo de 2021 .
- ^ a b Términos de Aerogeles . LLNL.gov
- ^ "Aerogel de laboratorio establece récord mundial" . Revisión de ciencia y tecnología de LLNL. Octubre de 2003. Archivado desde el original el 9 de octubre de 2006.
- ^ Groom, DE, abreviado de Atomic Nuclear Properties Archivado el 27 de febrero de 2008 en Wayback Machine . Grupo de datos de partículas: 2007.
- ^ "Aerogel ultraligero producido en un laboratorio de la Universidad de Zhejiang-Comunicados de prensa-Universidad de Zhejiang" . Zju.edu.cn. 19 de marzo de 2013. Archivado desde el original el 23 de mayo de 2013 . Consultado el 12 de junio de 2013 .
- ^ "Acerca del aerogel" . ASPEN AEROGELS, INC. Archivado desde el original el 26 de mayo de 2014 . Consultado el 12 de marzo de 2014 .
- ^ Gurav, Jyoti L .; Jung, In-Keun; Park, Hyung-Ho; Kang, Eul Son; Nadargi, Digambar Y. (11 de agosto de 2010). "Aerogel de sílice: síntesis y aplicaciones" . Revista de nanomateriales . 2010 : 1–11. doi : 10.1155 / 2010/409310 . ISSN 1687-4110 .
- ^ "Conductividad térmica" en Lide, DR, ed. (2005). Manual CRC de Química y Física (86ª ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.Sección 12, pág. 227
- ^ Cohen, E .; Glicksman, L. (1 de agosto de 2015). "Propiedades térmicas de la fórmula de aerogel de sílice". COMO YO. J. Transferencia de calor . 137 (8): 081601. doi : 10.1115 / 1.4028901 .
- ^ Mecklenburg, Matthias (julio de 2012). "Aerografito: material de microtubo de carbono ultraligero y flexible con nanopartículas de carbono con un rendimiento mecánico excepcional". Materiales avanzados . 24 (26): 3486–90. doi : 10.1002 / adma.201200491 . PMID 22688858 .
- ^ Whitwam, Ryan (26 de marzo de 2013). El aerogel de grafeno es el material más ligero del mundo. Archivado el 27 de marzo de 2013 en Wayback Machine . gizmag.com
- ^ Rápido, Darren (24 de marzo de 2013). El aerogel de grafeno se lleva la corona del material más ligero del mundo Archivado el 25 de marzo de 2013 en Wayback Machine . gizmag.com
- ^ "Aerogeles de óxido de metal" . Aerogel.org. Archivado desde el original el 12 de agosto de 2013 . Consultado el 12 de junio de 2013 .
- ^ Kobayashi, Yuri; Saito, Tsuguyuki; Isogai, Akira (2014). "Aerogeles con esqueletos de nanofibras ordenados en 3D de derivados de nanocelulosa líquido-cristalinos como aislantes resistentes y transparentes". Angewandte Chemie International Edition . 53 (39): 10394–7. doi : 10.1002 / anie.201405123 . PMID 24985785 . Resumen de laicos - Royal Society of Chemistry (11 de julio de 2014).
- ^ Passaretti, P., et al. (2019). "Micro-nanocompuestos tridimensionales porosos y multifuncionales basados en bacteriófagos y óxido de grafeno". Nanoescala 11 (28): 13318-13329. https://doi.org/10.1039/C9NR03670A
- ^ Biello, David Filtro de metales pesados hecho principalmente de aire. Archivado el 26 de febrero de 2015 en Wayback Machine Scientific American , el 26 de julio de 2007. Recuperado el 2007-08-05.
- ^ Yu, H; Bellair, R; Kannan, RM; Brock, SL (2008). "Ingeniería de fuerza, porosidad e intensidad de emisión de redes de CdSe nanoestructuradas mediante la alteración de la forma del bloque de construcción". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 130 (15): 5054–5055. doi : 10.1021 / ja801212e . PMID 18335987 .
- ^ "Spaceloft 6250" (PDF) . Aspen Aerogels. Archivado desde el original (PDF) el 27 de abril de 2014 . Consultado el 25 de abril de 2014 .
- ^ "Aerogeles fuertes y flexibles" . Aerogel.org . Archivado desde el original el 11 de octubre de 2014 . Consultado el 17 de julio de 2014 .
- ^ a b c Song, Yangxi; Li, Bin; Yang, Siwei; Ding, Guqiao; Zhang, Changrui; Xie, Xiaoming (15 de mayo de 2015). "Aerogeles de nitruro de boro ultraligeros mediante deposición de vapor químico asistida por plantilla" . Informes científicos . 5 (1): 10337. doi : 10.1038 / srep10337 . ISSN 2045-2322 .
- ^ Solar Decathon 2007 . GATech.edu
- ^ Gan, Guoqiang; Li, Xinyong; Fan, Shiying; Wang, Liang; Qin, Meichun; Yin, Zhifan; Chen, Guohua (2019). "Aerogeles de carbono para la limpieza ambiental" . Revista europea de química inorgánica . 2019 (27): 3126–3141. doi : 10.1002 / ejic.201801512 . ISSN 1099-0682 .
- ^ a b Shi, Mingjia; Tang, Cunguo; Yang, Xudong; Zhou, Junling; Jia, Fei; Han, Yuxiang; Li, Zhenyu (2017). "Aerogeles de sílice superhidrofóbicos reforzados con fibras de poliacrilonitrilo para adsorber aceite de agua y mezclas de aceite" . Avances RSC . 7 (7): 4039–4045. doi : 10.1039 / C6RA26831E .
- ^ a b c d e f g Gurav, Jyoti L .; Jung, In-Keun; Park, Hyung-Ho; Kang, Eul Son; Nadargi, Digambar Y. (11 de agosto de 2010). "Aerogel de sílice: síntesis y aplicaciones" . Revista de nanomateriales . doi : 10.1155 / 2010/409310 . Consultado el 29 de marzo de 2021 .
- ^ Choi, Jinsoon; Suh, Dong Jin (1 de septiembre de 2007). "Aplicaciones catalíticas de aerogeles" . Encuestas de catálisis de Asia . 11 (3): 123-133. doi : 10.1007 / s10563-007-9024-2 . ISSN 1574-9266 .
- ^ Gurav, Jyoti; Jung, In-Keun (30 de junio de 2010). "Aerogel de sílice: síntesis y aplicaciones" . Revista de nanomateriales . 2010 : 1–11. doi : 10.1155 / 2010/409310 .
- ^ Spoon, Marianne English (25 de febrero de 2014). " La tecnología de aerogel ' más ecológica' tiene potencial para la limpieza química y de petróleo" . Noticias de Madison de la Universidad de Wisconsin . Archivado desde el original el 28 de abril de 2015 . Consultado el 29 de abril de 2015 .
- ^ "Tomando el control" . Negocio de cosméticos . 1 de abril de 2006 . Consultado el 29 de marzo de 2021 .
- ^ Chen, Hao; Xu, Yuanming; Tong, Yan; Hu, Junhao (15 de marzo de 2019). "La investigación del sistema de absorción de energía nanofluídica basado en nano-materiales de aerogel de alta porosidad" . Materiales microporosos y mesoporosos . 277 : 217–228. doi : 10.1016 / j.micromeso.2018.09.032 . ISSN 1387-1811 .
- ^ Remington, Bruce A .; Park, Hye-Sook; Casey, Daniel T .; Cavallo, Robert M .; Clark, Daniel S .; Huntington, Channing M .; Kuranz, Carolyn C .; Miles, Aaron R .; Nagel, Sabrina R .; Raman, Kumar S .; Smalyuk, Vladimir A. (10 de septiembre de 2019). "Inestabilidades de Rayleigh-Taylor en entornos de densidad de alta energía en la instalación de ignición nacional" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 116 (37): 18233–18238. doi : 10.1073 / pnas.1717236115 . ISSN 0027-8424 . PMID 29946021 .
- ^ Hrubesh, Lawrence W. (1 de abril de 1998). "Aplicaciones de aerogel" . Revista de sólidos no cristalinos . 225 (1): 335–342. Código Bibliográfico : 1998JNCS..225..335H . doi : 10.1016 / S0022-3093 (98) 00135-5 .
- ^ Hüsing, Nicola; Schubert, Ulrich (1998). "Aerogeles: materiales aireados: química, estructura y propiedades" . Angewandte Chemie International Edition . 37 (1–2): 22–45. doi : 10.1002 / (SICI) 1521-3773 (19980202) 37: 1 / 23.0.CO; 2-I . ISSN 1521-3773 .
- ^ Tsou, Peter (2 de junio de 1995). "El aerogel de sílice captura intacto el polvo cósmico" . Revista de sólidos no cristalinos . Actas del IV Simposio Internacional sobre AEROGELS. 186 : 415–427. doi : 10.1016 / 0022-3093 (95) 00065-8 . ISSN 0022-3093 .
- ^ "NASA - captura de polvo de cometa con aerogel" . NASA . Consultado el 29 de marzo de 2021 .
- ^ Tsou, Peter. "Aerogel de sílice captura intacto el polvo cósmico" (PDF) . NASA . Consultado el 29 de marzo de 2021 .
- ^ Prevención del escape de calor a través del aislamiento llamado "aerogel" Archivado el 13 de octubre de 2007 en Wayback Machine , NASA CPL
- ^ Usos con los pies en la Tierra para materiales espaciales Archivado el 30 de septiembre de 2007 en Wayback Machine , The Aerospace Corporation
- ^ Nuckols, ML; Chao JC; Swiergosz MJ (2005). "Evaluación tripulada de un prototipo de prenda de buceo compuesta de agua fría utilizando líquidos y materiales de aerogel de superaislamiento" . Informe técnico de la Unidad de Buceo Experimental de la Armada de los Estados Unidos . NEDU-05-02. Archivado desde el original el 20 de agosto de 2008 . Consultado el 21 de abril de 2008 .
- ^ Treviño, Luis A .; Orndoff, Evelyne S .; Tang, Henry H .; Gould, George L .; Trifu, Roxana (15 de julio de 2002). "Aislamiento a base de aerogel para traje espacial avanzado" . Serie de documentos técnicos SAE . 400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA, Estados Unidos: SAE International. doi : 10.4271 / 2002-01-2316 .Mantenimiento de CS1: ubicación ( enlace )
- ^ Iwata, S .; Adachi, I .; Hara, K .; Iijima, T .; Ikeda, H .; Kakuno, H .; Kawai, H .; Kawasaki, T .; Korpar, S .; Križan, P .; Kumita, T. (1 de marzo de 2016). "Rendimiento de identificación de partículas del prototipo de contador RICH de aerogel para el experimento Belle II" . Progreso de la Física Teórica y Experimental . 2016 (033H01). doi : 10.1093 / ptep / ptw005 . ISSN 2050-3911 .
- ^ Wang, Jieyu; Petit, Donald; Ren, Shenqiang (2020). "Aerogeles de sílice de aislamiento térmico transparente" . Avances a nanoescala . 2 (12): 5504–5515. doi : 10.1039 / D0NA00655F - a través de la Royal Society of Chemistry .
- ^ Mulik, Sudhir; Sotiriou-Leventis, Chariklia (2011), Aegerter, Michel A .; Leventis, Nicholas; Koebel, Matthias M. (eds.), "Resorcinol-Formaldehyde Aerogels" , Aerogels Handbook , Advances in Sol-Gel Derived Materials and Technologies, Nueva York, NY: Springer, págs. 215-234, doi : 10.1007 / 978-1 -4419-7589-8_11 , ISBN 978-1-4419-7589-8, consultado el 29 de marzo de 2021
- ^ Smirnova I .; Suttiruengwong S .; Arlt W. (2004). "Estudio de viabilidad de aerogeles de sílice hidrófilos e hidrófobos como sistemas de administración de fármacos". Revista de sólidos no cristalinos . 350 : 54–60. Código bibliográfico : 2004JNCS..350 ... 54S . doi : 10.1016 / j.jnoncrysol.2004.06.031 .
- ^ Juzkow, Marc (1 de febrero de 2002). "Los condensadores de aerogel admiten aplicaciones de potencia principal, retención y pulso" . Tecnología electrónica de potencia . Archivado desde el original el 15 de mayo de 2007.
- ^ "Dunlop expande la línea de aerogel - industria del tenis" . Revista de la industria del tenis . Julio de 2007 . Consultado el 29 de marzo de 2021 .
- ^ Carmichael, María. Primer premio por Extraño: Una sustancia extraña, como 'humo congelado', puede limpiar ríos, hacer funcionar teléfonos celulares y alimentar naves espaciales. Archivado el 17 de agosto de 2007 en Wayback Machine Newsweek International, el 13 de agosto de 2007. Recuperado el 2007-08-05.
- ^ Mazrouei-Sebdani, Z .; Salimian, S .; Khoddami, A .; Shams-Ghahfarokhi, F. (1 de agosto de 2019). "Aerogel a base de silicato de sodio para absorber aceite del agua: el impacto de la energía superficial en la separación aceite / agua" . Materiales Research Express . 6 : 085059. doi : 10.1088 / 2053-1591 / ab1eed . ISSN 2053-1591 .
- ^ Wang, Fei; Dai, Jianwu; Huang, Liqian; Si, Yang; Yu, Jianyong; Ding, Bin (28 de julio de 2020). "Aerogeles nanofibrosos de sílice biomiméticos y superelásticos con función bactericida recargable para desinfección de agua antiincrustante" . ACS Nano . 14 (7): 8975–8984. doi : 10.1021 / acsnano.0c03793 . ISSN 1936-0851 .
- ^ Patel, Prachi (21 de agosto de 2020). "El aerogel inspirado en la lufa filtra eficazmente los microbios del agua" . Noticias de Química e Ingeniería . Consultado el 29 de marzo de 2021 .
- ^ Halperin, WP y Sauls, JA Helio-Tres en aerogel . Arxiv.org (26 de agosto de 2004). Consultado el 7 de noviembre de 2011.
- ^ "Aviones de deshielo: cielos cubiertos de hollín" . El economista. 26 de julio de 2013. Archivado desde el original el 30 de diciembre de 2013 . Consultado el 11 de diciembre de 2013 .
- ^ Katakis, Manoli. (11 de julio de 2013) Material de aerogel de la NASA presente en 2014 Corvette Stingray Archivado el 22 de febrero de 2014 en la Wayback Machine . Autoridad de GM. Consultado el 31 de julio de 2016.
- ^ Botella aislada de hielo Camelbak Podium - Revisión archivada el 3 de octubre de 2014 en Wayback Machine . Pinkbike. Consultado el 31 de julio de 2016.
- ^ Rendimiento incomparable en climas fríos Archivado el 10 de enero de 2016 en Wayback Machine . 45NRTH. Consultado el 31 de julio de 2016.
- ^ "Aerogeles de sílice - una descripción general" . ScienceDirect . Consultado el 29 de marzo de 2021 .
- ^ "Una revisión sobre materiales a base de aerogel de sílice para aplicaciones acústicas" . Revista de sólidos no cristalinos . 562 : 120770. 15 de junio de 2021. doi : 10.1016 / j.jnoncrysol.2021.120770 . ISSN 0022-3093 .
- ^ Dorcheh, Soleimani; Abbasi, M. (2008). "Aerogel de sílice; síntesis, propiedades y caracterización". Revista de tecnología de procesamiento de materiales . 199 (1-3): 10-26. doi : 10.1016 / j.jmatprotec.2007.10.060 .
- ^ a b c "Fabricación de aerogeles de sílice" . Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Archivado desde el original el 14 de mayo de 2009 . Consultado el 28 de mayo de 2009 .
- ^ Pierre, AC; Pajonk, GM (2002). "Química de los aerogeles y sus aplicaciones". Revisiones químicas . 102 (11): 4243–4265. doi : 10.1021 / cr0101306 . PMID 12428989 .
- ^ Fricke, Jochen; Emmerling, Andreas (1992). "Aerogeles". Revista de la Sociedad Americana de Cerámica . 75 (8): 2027-2036. doi : 10.1111 / j.1151-2916.1992.tb04461.x .
- ^ Zhang, Xuexia; Yu, Yan; Jiang, Zehui; Wang, Hankun (1 de diciembre de 2015). "El efecto de la velocidad de congelación y la concentración de hidrogel en la microestructura y el rendimiento de compresión del aerogel de celulosa a base de bambú". Revista de ciencia de la madera . 61 (6): 595–601. doi : 10.1007 / s10086-015-1514-7 . ISSN 1611-4663 . S2CID 18169604 .
- ^ Gan, Yong X .; Gan, Jeremy B. (junio de 2020). "Avances en la fabricación de aerogeles compuestos a base de nanofibras de carbono" . Revista de ciencia de materiales compuestos . 4 (2): 73. doi : 10.3390 / jcs4020073 .
- ^ "Aerogel de carbono - una descripción general | Temas de ScienceDirect" . ScienceDirect . Consultado el 29 de marzo de 2021 .
- ^ Thapliyal, Prakash C .; Singh, Kirti (27 de abril de 2014). "Aerogeles como materiales aislantes térmicos prometedores: una visión general" . Revista de materiales . Consultado el 29 de marzo de 2021 .
- ^ Ficha de datos de seguridad Cryogel® 5201, 10201 Archivada el 23 de diciembre de 2010 en Wayback Machine . Aspen Aerogels. 13 de noviembre de 2007
- Otras lecturas
- Misión de retorno del cometa Stardust de la NASA en AIRGEL.
- N. Hüsing; U. Schubert (1998). "Aerogeles - materiales aireados: química, estructura y propiedades". Angewandte Chemie International Edition . 37 (1/2): 22–45. doi : 10.1002 / (SICI) 1521-3773 (19980202) 37: 1/2 <22 :: AID-ANIE22> 3.0.CO; 2-I .
- Pierre AC; Pajonk GM (2002). "Química de los aerogeles y sus aplicaciones". Revisiones químicas . 102 (11): 4243–4266. doi : 10.1021 / cr0101306 . PMID 12428989 .
enlaces externos
- Aerogel de código abierto
- Fotos de aerogel de la NASA
- Artículo de LBL sobre el desarrollo de aerogeles.