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 se ha reemplazado por un gas sin un 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 sólida y humo azul , debido a su naturaleza translúcida y la forma en que la 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 la 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 fines de la década de 1980. [12]
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 extrema 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 2-5nm se fusionan en grupos. Estos grupos forman una estructura tridimensional muy 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.
