AEROGEL

Recientemente vi una foto en la que una especie de esponja  aguantaba el peso de un ladrillo mucho mayor que ella sin deformarse, esta esponja era la sustancia sólida más ligera conocida hasta el momento y su nombre es  aerogel de sílice.

Aerogel sosteniendo un ladrillo

Todo empezó en el año 1931 con una apuesta, si así de fácil, con una apuesta entre los científicos Samuel S. Kistler y Charles Learned. Esta apuesta consistía en si se podía sustituir el líquido de un tarro de mermelada por un gas sin que disminuyese el volumen del agregado. Lo que se consiguió posteriormente fue la síntesis de una sustancia hasta el momento desconocida: el  aerogel de sílice.

Samuel S. Kistler

Estructura y propiedades

La estructura del aerogel es un coloide, es decir, una sustancia compuesta por dos fases. Sin embargo, mientras que los coloides comunes tienen una fase liquida y otra fase sólida, el aerogel presenta fase gaseosa en lugar de liquida. Por lo tanto, tenemos una sustancia sólida con una gran porosidad y una densidad muy baja aproximadamente de 3mg/cm3 que es 1.000 veces menos denso que el vidrio, y solamente tres veces más denso que el aire ya que este material esta generalmente compuesto entre un 95% y un 98% de aire. Tiene tamaños de poros entre 4 y  20 nanométros de diámetro (1.000.000 de nm =  1mm).

Una de las propiedades que tiene este material es su gran resistencia mecánica, como he mencionado y se puede ver en la foto del ladrillo, llegando a soportar más de 1.000 veces su propio peso.

Posee un índice de refracción de 1,0 lo cual es muy bajo para un sólido. La velocidad del sonido a través de él es muy baja, 100m/s.

Otras propiedades de los aerogeles como son la transparencia, el color, y la susceptibilidad al agua, dependen básicamente de la composición del aerogel, ya que el aerogel se puede fabricar a partir de muy diferentes materiales; las investigaciones de Kirstler consistían en aerosoles basados en sílice, alúmina, óxido de cromo, estaño y carbono.

Los aerogeles pueden estar fabricados además por:

-          Metales como oro y el cobre

-          Polímeros orgánicos como poliestireno o poliuretanos.

-          Polímeros biológicos como la gelatina, pectina o la gelatina de origen marino agar-agar.

Acontinuación un breve esquema de la sintesis del aerogel

Aplicaciones

Su utilización más difundida hasta el momento es de aislante térmico en las ventanas de los edificios para evitar la pérdida de calor o frio. Con ello se pueden construir edificios energéticamente más eficientes, disminuyendo la cantidad de energía necesaria para su calentamiento y enfriamiento. Esto reduce la factura energética del usuario final así como las emisiones de gases de efecto invernadero.

Es uno de los mejores aislantes que existen y se ha comprobado que puede soportar una explosión directa de dinamita y soportar altas temperaturas como el calor de un soplete de soldar a mas de 1.300ºC.

Aerogel soportando altas temperaturas

Al no permitir la fuga de calor pero sí la entrada de radiación solar, tal como lo hace un crista, los globos o dirigibles que se puedan construir con aerogel translúcido podrán elevarse a miles de metros de altura y gracias a esta diferencia de temperaturas ( unos 80ºC a 8.000 metros) flotarán indefinidamente mientras les diese el Sol.

Otra utilización del aerogel se encuentra en los parachoques de los automóviles, pues esta sustancia sería capaz de amortiguar la intensidad de un golpe hasta en un 89%.

Se puede utilizar el aerogel en la desalinización del agua de mar. Y al tener millones de minúsculos poros en su superficie lo hace ideal para poder absorber agentes contaminantes del agua. Llegando una versión de aerogel, creada por el profesor Marque Krajewski, a poder absorber plomo y mercurio del agua. Otras versiones se podrían utilizar para absorber derramamientos de aceites en catástrofes ambientales.

Hace una década la NASA comenzó a tomar interés por la sustancia y a proponerla para usos prácticos, como fue en el año 1999 con la misión espacial del Stardust , donde se envolvió un receptor completamente con aerogel para coger el polvo de la cola de un cometa.El colector volvió con una rica colección de muestras.

Colector del Stardust

La NASA trabaja con este material para poder construir trajes ultra-aislantes espaciales para la misión programada para el 2018 de ir a Marte.

En aplicaciones deportivas también tiene cabida este material, ya sea por ejemplo en raquetas más ligeras o en material deportivo de escalada, como fue el caso de Anne Parmenter que utilizo botas con plantillas de aerogel y sacos de dormir relleno de este material en su escalada al Everest.

Raqueta Dunlop con Aerogel