Patente de recubrimiento de aerogel de sílice
¿Sabes cuál es el sólido más ligero del mundo? ¿Un trozo de papel, una pluma o un grano de arroz? No es ninguna de las dos cosas, sino un material llamado aerogel, que es más ligero que el aire y parece una nube de humo congelada. Llegados a este punto, la gente no puede evitar preguntarse ¿qué es el aerogel? ¿Por qué es el sólido más ligero del mundo?
Primero debemos saber qué es un gel. El gel es un líquido semisólido elástico altamente concentrado que pierde fluidez bajo la acción de los polímeros y se convierte en gel. El gel más común en la vida es la gelatina, que tiene una delicada estructura de red tridimensional y contiene más del 99% de agua. En 1931, los científicos estadounidenses, inspirados por la gelatina, eliminaron el líquido del gel de sílice mediante un proceso de secado extremo, lo reemplazaron con mampostería y rellenaron los huecos en su rejilla para formar un aerogel de sílice. Su composición es la misma que la del vidrio, que es sílice, pero el contenido de sílice es inferior al 1% y el 99,8% restante es aire. Es uno de los materiales más densos conocidos en el mundo. Después de más de 90 años de desarrollo, los aerogeles tienen varios tipos, como la serie de silicio, la serie de carbono y la serie de metal.
De hecho, siempre que el gel pueda mantener su forma original después del secado, se le puede llamar aerogel. Aunque parece frágil, en realidad es muy fuerte y duradero y puede soportar presiones miles de veces su propia masa. Por ejemplo, un trozo de aerogel de dos gramos puede soportar un ladrillo de 2,5 kg. Además, su estructura de malla a nanoescala tiene una gran capacidad de aislamiento del aire, 39 veces más resistente que la mejor fibra de vidrio.
Por eso el aerogel es un excelente material resistente al frío. El traje de aerogel para clima frío, de tres nanómetros de espesor, puede resistir el ligero ataque del aire frío a -196 grados Celsius, y debido a que el componente principal es el aire, la conductividad térmica y el índice de refracción del aerogel son muy bajos, con un punto de fusión como hasta 1.400 grados centígrados. Alguien ha hecho tal experimento. Coloca un pétalo sobre la hoja de aerogel y hornea el aerogel con una pistola. Se puede ver claramente que los pétalos se marchitan lentamente, pero el aerogel que mira hacia la llama no ha cambiado. Esta propiedad también convierte al aerogel en un material indispensable en la exploración espacial. Sus propiedades de aislamiento térmico pueden minimizar el calor generado por la fricción entre la nave espacial y la atmósfera, protegiendo así mejor la nave espacial y extendiendo su vida útil.
Actualmente, los aerogeles se han utilizado en muchas sondas espaciales chinas, como el rover de Marte "Zhurong" y la sonda de Marte "Tianwen-1". En esta tecnología, hemos pasado de estar restringidos al principio a la innovación independiente y luego a la autosuficiencia. Los científicos chinos nos han demostrado la velocidad de China. En 2013, el grupo de investigación del profesor Gao Chao del Departamento de Ciencia de Polímeros de la Universidad de Zhejiang desarrolló una esponja de carbono aerogel ultraligera con una densidad de 0,16 mg/cm3, que es aproximadamente 1/7 de la densidad del aire, estableciendo un Nuevo récord para el material más ligero del mundo.