Apesar do seu nome, os aerogéis são rígidos, materiais secos e não se assemelham a um gel nas suas propriedades físicas, o nome vem do facto de que elas são obtidas a partir de geles. Pressionando suavemente em um aerogel normalmente não deixar uma marca, pressionando mais firmemente vai deixar uma depressão permanente. Pressionando firmemente o suficiente irá causar um colapso catastrófico na estrutura esparsa, fazendo-a quebrar como o vidro - uma propriedade conhecida como friabilidade, embora variações mais modernas não sofrem com isso. Apesar do facto de que é propensa a quebrar, é muito forte estruturalmente. As suas capacidades impressionantes de rolamentos de carga são, devido à microestrutura dendrítica, em que partículas esféricas de 2-5 nm de tamanho médio são fundidos em clusters. Estes aglomerados formam uma estrutura tridimensional altamente poroso de cadeias quase fractal, com um pouco menos de poros de 100 nm. O tamanho médio e a densidade dos poros pode ser controlado durante o processo de fabrico.
Aerogels são bons isolantes térmicos porque quase anula os três métodos de transferência de calor (convecção, condução e radiação). Eles são bons isoladores condutoras porque elas são constituídas quase inteiramente a partir de um gás, e os gases são condutores de calor muito pobres. Aerogel de silica é particularmente bom porque a sílica é igualmente um mau condutor de calor (um aerogel metálico, por outro lado, seria menos eficaz). Eles são bons inibidores de convecção, pois o ar não podem circular pelas grades.
Devido à sua natureza higroscópica, aerogel fica seca e actua como um agente de secagem sólido. Pessoas que manuseiam o aerogel por longos períodos devem usar luvas para evitar o aparecimento de manchas secas frágeis em sua pele.
A ligeira cor que tem é devido ao espalhamento Rayleigh dos comprimentos de onda mais curtos da luz visível pela estrutura dendrítica nanométrico. Isso faz com que ele apareça azul esfumaçado contra fundos escuros e amarelados contra fundos brilhantes.
Os aerogéis são hidrofílicos, por si, mas o tratamento químico pode torná-los hidrófobos. Se eles absorvem a humidade geralmente sofrem uma alteração estrutural, tal como a contracção e deteriorar-se, mas a degradação pode ser evitada fazendo-hidrofóbico. Aerogeles com interiores hidrofóbicos são menos susceptíveis à degradação do que os aerogéis com apenas uma camada hidrofóbica exterior, mesmo se uma fenda penetra a superfície. Tratamento hidrofóbico facilita o processamento, pois permite a utilização de um cortador de jacto de água.
Aplicações
O coletor de pó Stardust com blocos de aerogel. (NASA)
Há uma variedade de aplicações para as quais são utilizados os aerogéis.
Comercialmente, os aerogéis têm sido utilizados na forma de granulados para adicionar isolamento de clarabóias.
Sílica aerogel transparente seria muito adequado como um material de isolamento térmico para as janelas, limitando significativamente as perdas térmicas dos edifícios. Uma equipa de investigação tem mostrado que a produção de aerogel em um ambiente sem gravidade podem produzir partículas com um tamanho mais uniforme e reduzir o efeito de espalhamento Rayleigh no aerogel de sílica, fazendo o aerogel menos azul e mais transparente.
Sua elevada área superficial conduz a muitas aplicações, tais como um adsorvente químico para limpeza de derrames (ver adsorção). Esta característica também permite que um grande potencial como um catalisador ou de um suporte de catalisador.
Partículas de aerogel são utilizados como agentes espessantes em algumas tintas e cosméticos.
Aerogels estão sendo testados para uso em metas para o National Ignition Facility.
Aerogel de desempenho pode ser aumentada para uma aplicação específica por meio da adição de dopantes, reforçar as estruturas, e os compostos de hibridação. Usando essa abordagem, a amplitude de aplicações para a classe de materiais pode ser muito maior.
Produção comercial de 'cobertores' aerogel começou por volta do ano de 2000. Uma manta de aerogel é um compósito de aerogel de sílica e reforço fibroso que transforma o aerogel em um material quebradiço, durável flexível. As propriedades mecânicas e térmicas do produto podem ser variadas com base na escolha de fibras de reforço, a matriz de aerogel, e aditivos de opacificação incluídas no compósito.
NASA usou o aerogel para capturar partículas de poeira espacial a bordo da nave espacial Stardust. As partículas de vaporizar no impacto com os sólidos e os gases passam através de, mas pode ser preso em aerogéis. NASA também usado aerogel para isolamento térmico do Mars Rover e trajes espaciais.
A Marinha dos EUA está avaliando íntimas aerogel como proteção térmica passiva para mergulhadores.
Aerogels são usados em física de partículas, como radiadores em detectores de efeito Cherenkov. Sistema ACC do detector Belle, utilizado no experimento Belle em KEKB, é um exemplo recente de tal utilização. A adequação do aerogel é determinada pelo seu baixo índice de refração, preenchendo a lacuna entre gases e líquidos, e sua transparência e de estado sólido, tornando-os mais fáceis de usar do que os líquidos ou gases criogênicos compactados. Sua massa baixa também é vantajoso para missões espaciais.
Os aerogéis de resorcinol-formaldeído (polímeros quimicamente semelhantes para as resinas de fenol-formaldeído), são principalmente utilizados como precursores para o fabrico de aerogeles de carbono, ou quando um isolador orgânico, com grande superfície é desejada. Vêm como de alta densidade do material, com uma área de superfície de cerca de 600 m2 / g.
O primeiro uso residencial de aerogel como um isolador é, no Instituto de Tecnologia da Geórgia de casa de Decathlon Solar onde é usada como um isolador no telhado semi-transparente.
Metais de aerogel-nanocompósitos pode ser preparado através da impregnação do hidrogel com uma solução contendo iões de um metal de transição. O hidrogel impregnado é então irradiada com raios gama, levando à precipitação de nanopartículas do metal. Tais compostos podem ser utilizados como catalisadores, sensores, blindagem electromagnética e na eliminação de resíduos. Uma utilização potencial de platina-em-carbono é catalisadores em células de combustível.
Aerogel pode ser usado como um sistema de entrega da droga, devido à sua biocompatibilidade. Devido à sua elevada área superficial e estrutura porosa, a droga pode ser adsorvida a partir de CO2 supercrítico. A taxa de libertação da droga pode ser adaptada em função das propriedades do aerogel.
Os aerogéis de carbono são utilizados na construção de pequenos electroquímicas supercapacitores de dupla camada. Devido à elevada área superficial do aerogel, estes condensadores pode ser 1/2000th para 1/5000th do tamanho de modo semelhante avaliado condensadores electrolíticos. supercapacitores de aerogel pode ter uma impedância muito baixa em comparação com os supercapacitores normais e podem absorver ou produzir muito altas correntes de pico. Actualmente, tais condensadores são polaridade-sensíveis e têm de ser ligados em série se uma tensão de funcionamento superior a cerca de 2,75 V é necessária.
Dunlop foi recentemente incorporada aerogel no molde de sua nova série de raquetes de tênis, e já usou em raquetes de squash.
Chalcogels têm se mostrado promissor na absorção do metal pesado poluentes mercúrio, chumbo, cádmio e da água.
Aerogel pode introduzir desordem em superfluido de hélio-3.
Especialistas em armas de controlo especulam que é usado para transformar a radiação em vários estágios de pressão em armas nucleares.
Grado Zero Espace, uma empresa especializada em produtos de inovação na demanda, em 2001, em colaboração com a NASA antes e depois com Programa Espacial Europeu de Transferência de Tecnologia da Agência, , introduziu ao mercado a primeira gama de equipamentos de esporte radical, com a marca "Design System Aerogel" um sistema otimizado para integrar o aerogel na roupa esporte.
Escudo Shiver, uma marca de roupas de frio que está isolado com aerogel encapsulado, foi recentemente introduzido no mercado em 2011.
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