Aérogel fait son chemin dans toutes sortes de nouvelles applications
L'aérogel est une contradiction aussi parfait que vous pouvez imaginer.
Il détient le record le plus léger jamais créé solide, mais est suffisamment robuste pour supporter le poids d'une voiture ou survivre le vide de l'espace.
En raison de ces qualités magiques en apparence, les chercheurs ont tissé la matière dans les condensateurs, les lasers, les engins spatiaux et les armes nucléaires.
Sans Samuel Stephens découverte fortuite Kistler de aérogel au début des années 1900, cependant, nous pourrions encore être en train de rêver de l'existence de cette incroyable substance ressemblant à un nuage.
Voici ce que l'aérogel est, d'où il vient et comment il fonctionne de plus en plus son chemin dans la vie quotidienne.
Une forte solide encore fragile
Les gens décrivent souvent comme aérogel se sentir comme la mousse de polystyrène ou que squameuse, mousse verte qui sert de terreau pour plantes faux. En effet, la structure spongieuse interne aérogel; le matériau est alors déshydraté qu'il est environ 99% d'air.
En dépit de cette fragilité, aérogel est très forte. Il peut supporter jusqu'à 4000 fois son poids.
Les scientifiques ont créé des recettes pour plus d'une douzaine de différents types de aérogel, mais ils partagent tous un processus similaire: mélanger les produits chimiques ensemble, laissez-les installer dans un gel humide, puis aspirer tout le liquide. (Vous pouvez faire aérogel vous-même si vous êtes patient, déterminé et avoir environ environ 1000 $ assis autour.)
Il est en fait un processus assez complexe et matériel, il aide à penser à aérogel comme similaire à Jell-O.
La poudre de gélatine dans des formes Jell-O une solution souple pour liquide lorsqu'il est mélangé avec de l'eau chaude. Comme il se refroidit, la solution liquide met en forme en formant une raideur, le réseau enchevêtré. Sous un microscope puissant, il ressemble à une boule de fil indisciplinés. Mais si vous avez chauffé l'ensemble Jell-O, il dessèchent et vous seriez laissé avec un morceau de poudre Jell-O une fois de plus.
Aérogel, d'autre part, ne se fait pas de gélatine mais d'une variété de substances. en fonction de son utilisation prévue.
Les chimistes font le plus souvent à partir de la silice - le minéral le plus abondant dans la croûte terrestre. Contrairement au processus de simplement laisser Jell-O pour définir, cependant, ils le cycle aérogel humide à travers de multiples phases de refroidissement et de chauffage sous pression, qui conserve la forme du réseau de silice complètement même après dessèchement.
L'aérogel résultant est presque entièrement l'air, ce qui en fait la plus solide que nous savons léger de. Et parce que l'air est assez terrible à conduire la chaleur, est donc aérogel.
Il peut protéger des fleurs délicates des flammes fulgurantes.
... Et facilement infusible Hershey Kisses.
Une découverte fortuite
Les détails entourant la découverte de Kistler de ce matériel incroyable sont malheureusement glauque. En fait, personne ne sait exactement quand et où la révélation est arrivé. Nous ne savons pas si Kistler a inventé le terme « aérogel » ou pillée le nom de quelqu'un d'autre. (Il est même difficile de trouver une bonne photo de Kistler.)
Au début des années 1940, Kistler a signé un contrat avec Monsanto Company - aujourd'hui une entreprise agricole connu pour le développement et la vente de plantes génétiquement modifiées.
Une plante Monsanto dans le Massachusetts a fabriqué les premiers produits d'aérogel à base de silice sous les dénominations commerciales Santocel, Santocel-C, Santocel-54, et Santocel-Z. Leur première application: un agent épaississant léger pour les peintures, le maquillage et le napalm. Aérogel a même fait son chemin dans les filtres de cigarettes et l'isolation du congélateur.
Un rapport annuel 1951 Monsanto vantait ses applications exceptionnelles:
applications importantes et inhabituelles pour Santocel, en dehors des champs de matité et d'isolation, ont été développés pour un usage civil et militaire. Parmi ceux-ci étaient le ministère de l'approbation de l'agriculture Santocel comme agent épaississant pour baumes pour les ovins lucilie bouchère, et son utilisation comme agent épaississant dans la gelée de la bombe de napalm de feu. Santocel est également devenu un ingrédient essentiel dans la fabrication de caoutchouc de silicone.
Cela ouvrirait la voie à l'avenir brillant de aérogel.
À l'espace et au-delà
Comme Kistler approchait la retraite, il auto-publié une collection d'écrits sur des sujets non scientifiques appelés « souvenirs ».
Dans un extrait de 1955, il écrit: « Nous sommes des êtres finis au milieu d'un univers infini. Pour autant que nous pouvons percevoir, l'espace est sans limites dans toutes les directions. Plus on sonde dans la structure de la matière. Plus nous découvrons que les générations à venir auront appui sur les activités quotidiennes des gens « .
Ses réflexions sur l'espace se sont avérés être apt, parce que dans les années 90, les scientifiques de la NASA façonné aérogel à base de silice sur un massif, collecteur en forme de raquette de tennis, qui était assis à l'extérieur de son vaisseau spatial Stardust pour recueillir des pièces vierges du système solaire infantile.
Au cours de la mission Stardust de la NASA. aérogel prouvé fragments de particules fragiles essentielles de fuite derrière la comète Wild 2.
Il était le choix parfait parce que la structure enchevêtrée du matériau a agi comme des gants de baseball microscopiques pour capturer en mouvement rapide des particules de comète sans les endommager. Il est la transparence par rapport a également aidé les scientifiques sur Terre facilement trouver et extraire la poussière de comète pour l'analyse.
Aujourd'hui, le monde profite de ses nombreuses propriétés pour une utilisation dans des produits modernes. Elle tapisse les murs des bâtiments sous la forme d'isolation. entreprises de vêtements utilisent pour créer des super léger et vestes de ski chauds. Il est même à l'intérieur des raquettes de tennis.
Ensuite, il y a aérogels à base de polymères, qui sont essentiellement fabriqués à partir de matières plastiques et font d'excellents isolants pour les réfrigérateurs et les vêtements. Ils sont plus robustes que les aérogels à base de silice floconneux, mais aussi la lumière.
« Nous avons démontré beaucoup de propriétés de ces matériaux et ils sont maintenant utiles, mais nous ne pouvons faire des choses à l'échelle pilote ou moins, » a dit Meador Tech Insider. « De plus en plus de produits sont en ligne, je pense qu'ils ont le potentiel de révolutionner le domaine. »