Matériau du mois - aérogel de silice, IOM3
Que ce soit dans de jolies images où il ressemble à ciel solide, ou ayant ses propriétés par des ingénieurs de l'aérospatiale objet d'un examen, aérogel reçoit beaucoup d'attention en ce moment. Cette matière, fabriquée par séchage sur un gel, est ultra léger et a fantastique amortissement de l'énergie et des propriétés de roulement de poids. Si l'homme moyen a été fait aérogel de silice - le plus populaire aérogel - il pèse que 450 g et être capable de supporter près d'une demi-tonne.
aérogel de silice a été produit en 1931 par Samuel Stephens Kistler à la suite d'un pari avec Charles Learned plus qui pourrait éliminer le liquide de gelées soi-disant et mettre un gaz à sa place, sans provoquer le retrait. D'autres types de aérogels ont depuis été mis au point, par exemple aérogels de carbone dans la fin des années 1980.
Si un gel est séché rapidement et évaporation normale a lieu, la matrice solide (constitué, par exemple, la silice) se replier d'une action capillaire. Toutefois, si le liquide est lentement extrait par séchage supercritique, la matrice solide ne s'effondre pas - c'est ainsi aérogels sont produits. Par conséquent, en dépit du gel ayant en son nom aérogel est pas réellement un gel. Aérogels conservent généralement plus de 90% du volume initial du cadre de gel.
Il est intéressant de noter que le gel de silice que l'on trouve dans de petits paquets avec de nouvelles chaussures et l'électronique grand public est xérogel de silice. Un xérogel est un solide à base de séchage d'un gel avec le retrait sans entrave. Malgré la diminution, le solide reste encore très poreux et est donc bonne à absorber l'humidité.
aérogel de silice est l'une des matières solides la plus basse densité qui existe, ce qui rend particulièrement attrayant pour les applications de l'aéronautique et l'espace. Le plus léger de type aérogel de silice a une densité de 1,9 kg / m3 et 1 kg / m3 lorsque évacué. Au toucher, aérogel de silice se sent comme le polystyrène expansé. Si vous appuyez légèrement, le matériel ne sera pas modifié. Une pression plus fermement laisse une dépression permanente, et en appuyant plus fermement peut briser le matériau. Cependant, il a de très bonnes propriétés portantes en raison de sa microstructure. des particules sphériques de diamètre compris entre 2-50nm sont fusionnés en grappes de diamètre allant de 50-2000 nm. Ces pôles sont reliés entre eux en brins, formant une structure hautement poreuse 3D. La porosité de l'aérogel donne une surface spécifique extrêmement élevée (600m2 / g), ce qui est utile pour les applications de capteurs et d'absorption.
aérogel de silice a une conductivité thermique de 0.03W / mK ou moins (la valeur de caoutchouc est de l'ordre de 0,1 W / mK) et à cause de la silice en céramique, a une haute température de fusion d'environ 1200 ° C. La faible conductivité est due à la forte proportion d'air dans le matériau en même temps que la faible conductivité de la silice elle-même. Aérogel de silice est également un bon isolant convective parce que l'air ne peut pas circuler à travers le réseau et il absorbe le rayonnement infrarouge. Cela rend l'aérogel de silice d'un matériau idéal pour l'isolation thermique dans des applications à température élevée, par exemple la protection électronique des transitoires thermiques dans un moteur aéronautique.
aérogel de silice semblable au ciel dans le sens où il est transparent et a jusqu'à 99% d'une teinte bleuâtre provoquée par la diffusion de Rayleigh de courtes longueurs d'onde de la lumière visible par la microstructure nanométrique. La combinaison de la transparence et des propriétés thermiques, faire aérogel de silice un candidat idéal pour le matériel de fenêtre. Cependant, il est difficile de fabriquer une pièce de fenêtre de taille monolithique de aérogel. En outre, si le processus de fabrication ne sont pas soigneusement contrôlée, la transparence de l'aérogel souffre. aérogels de silice hydrophobe repoussent l'eau, mais d'attirer d'autres liquides tels que les huiles. poudres spéciales et des couvertures en aérogel de silice ont été proposés pour une utilisation dans des nettoyages-déversements d'hydrocarbures et sont en cours de développement dans le commerce.
Cet article n'a pas encore abordé le processus de production de aérogel et n'a donné un avant-goût des nombreuses applications de ce matériau fantastique.