Аерогель
Аероге́ль (від аеро… і гель) — клас гелевих матеріалів, у яких рідка фаза повністю заміщена газоподібною. У зв’язку з особливостями складу такі матеріали мають рекордно низьку густину і низку унікальних властивостей: твердість, прозорість, жаростійкість тощо. Поширені аерогелі на основі аморфного діоксиду кремнію, глинозему, а також оксидів хрому, олова та вуглецю. Аерогель належить до класу мезопористих матеріалів, у яких порожнини займають не менше 50 % об’єму, а густина становить від 1 до 150 кг/мі. Аерогель був винайдений 1931 американським хіміком С. Кістлером, який заміняв рідину в гелі на метанол, а потім нагрівав гель під тиском до досягнення температури, вищої за критичну температуру метанолу (240 °C). На наступному етапі вчений, підтримуючи температуру, повільно знижував тиск; метанол виходив з гелю без зміни в об’ємі. Утворена речовина на дотик нагадувала легку, але тверду піну, схожу на пінопласт. Аерогель надзвичайно міцний матеріал, витримує навантаження у 2 тис. разів більше від власної ваги, але при надмірному навантаженні тріскається. Аерогель також дуже гігроскопічний. Найпоширеніші кварцові аерогелі, для яких характерна найменша щільність серед усіх твердих тіл (1,9 кг/мі) і теплоізоляційні властивості. Вуглецеві аерогелі електропровідні й можуть використовуватися як електроди в конденсаторах. Кремнеземні аерогелі на основі оксиду алюмінію з домішками інших металів використовуються як каталізатори. На базі алюмооксидних аерогелів з домішками гадолінію і тербію розроблено детектор високошвидкісних зіткнень. Аерогелі на основі окису заліза з алюмінієвими наночастинками можуть служити вибухівкою. Завдяки надзвичайно низькій теплопровідності аерогелі застосовуються в будівництві як теплоізоляційні й теплоутримувальні матеріали. Найбільшої популярності набуло використання аерогелів як матеріалу для пасток космічного пилу (проект НАСА «Стардаст», США, 1999–2006).
Література
- Fricke J., Tillotson T., Aerogels: production, characterization, and applications // Thin Solid Films. 1997. Vol. 297. P. 212–223.
- Рыбакова О. А., Лысенко А. В., Алмаметов В. Б. Прочная невесомость или аэрогель // Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». 2008. Т. 2. № 1. С. 1–3.
- Nadiir Bheekhun, Abd. Rahim Abu Talib, Mohd Roshdi Hassan Aerogels in Aerospace: An Overview // Advances in Materials Science and Engineering. 2013. URL: https://www.researchgate.net/publication/260652330_Aerogels_in_Aerospace_An_Overview
- McEnaney K. Thermoelectrics and Aerogels for Solar Energy Conversion Systems. 2015. URL: https://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/97770/913413439-MIT.pdf;sequence=1
