Cos'è l'aerogel

L'aerogel è un tipo di materiale solido nanoporoso formato con il metodo sol gel, in cui la fase liquida nel gel viene sostituita dal gas mediante un determinato metodo di essiccazione [1]. Come gelatina, gomma arabica, silicone, capelli, unghie, ecc. L'aerogel ha anche le proprietà del gel, cioè espansione, tissotropia e sbozzimatura.
L’aerogel è il solido più piccolo al mondo e una delle dieci tecnologie emergenti nel campo chimico nel 2022.
L'aerogel è una sorta di materiale solido, che ha la densità più piccola al mondo. La densità è di 3 chilogrammi per metro cubo. L'aerogel comune è l'aerogel di silicio, prodotto per la prima volta dallo scienziato americano Kistler nel 1931 per giocare d'azzardo con i suoi amici. Esistono molti tipi di aerogel, tra cui silicio, carbonio, zolfo, ossido di metallo, metallo e così via. Aerogel è una parola composta. Qui aero è un aggettivo, che significa "nell'aria". Il gel è ovviamente gel. Significa letteralmente gel d'aria. Il gel di qualsiasi sostanza può essere chiamato aerogel purché possa essere essiccato per rimuovere il solvente interno e mantenere la sua forma sostanzialmente invariata, e il prodotto abbia elevata porosità e bassa densità.
Poiché la densità è estremamente bassa, l'aerogel più leggero pesa solo 0,16 mg/cm3, leggermente inferiore alla densità dell'aria, per questo viene anche chiamato "fumo congelato" o "fumo blu". A causa delle particelle estremamente piccole all'interno (a livello nanometrico), la luce visibile si disperde meno quando la attraversa (scattering Rayleigh), proprio come la luce solare che passa attraverso l'aria. Pertanto appare anche blu come il cielo (se non vi è mescolato nient'altro) e leggermente rosso se visto davanti alla luce. Il cielo è azzurro, mentre il cielo della sera è rosso. Poiché oltre l'80% dell'aerogel è costituito da aria, ha un ottimo effetto di isolamento termico. Un aerogel spesso un pollice equivale a 20-30 pezzi di vetro normale. Anche se l'aerogel viene posizionato tra la rosa e la fiamma, la rosa non verrà danneggiata affatto. L'aerogel ha anche una varietà di usi nell'esplorazione spaziale, inclusa la stazione spaziale russa "Peace" e le sonde americane "Mars Pathfinder". Gli aerogel vengono utilizzati anche come rilevatori dell'effetto Cherenkov negli esperimenti di fisica delle particelle. Un recente esempio di applicazione è un discriminatore di particelle chiamato Airgel Cherenkov Counter (ACC) nel rilevatore sperimentale Belle della fabbrica di mesoni B, un istituto di ricerca con acceleratori ad alta energia. L'aerogel utilizzato in questo rilevatore ha le caratteristiche di un basso indice di rifrazione tra liquido e gas, nonché di elevata trasmittanza e stato solido, che è superiore al metodo tradizionale di utilizzo di liquido criogenico o aria ad alta-pressione. Nel frattempo, anche la sua leggerezza è uno dei suoi vantaggi.
Questo nuovo materiale ha una densità di soli 3,55 chilogrammi per metro cubo, ovvero solo 2,75 volte la densità dell'aria; La densità del legno di pino secco (500 chilogrammi per metro cubo) è 140 volte superiore. Questa sostanza assomiglia al fumo solidificato, ma la sua composizione è simile al vetro. Grazie alla sua densità estremamente bassa, è molto adatto per applicazioni aerospaziali. Il Jet Propulsion Laboratory della NASA, un nuovo aerogel sviluppato dal Dr. Jones, è composto principalmente da silice pura. Nel processo di produzione, il composto di silicio liquido viene prima miscelato con il solvente liquido che può evaporare rapidamente per formare gel, quindi il gel viene essiccato in uno strumento simile a un digestore pressurizzato e, dopo il riscaldamento e la depressurizzazione, si forma una struttura spugnosa porosa. La proporzione di aria nell'aerogel finale ottenuto dal Dr. Jones rappresentava il 99,8%.
L'aerogel è talvolta chiamato "fumo solido" o "fumo congelato" a causa del suo colore traslucido e del peso ultraleggero. Questo nuovo materiale può sembrare fragile, ma in realtà è molto robusto e durevole, capace di resistere a temperature fino a 1400 gradi Celsius. Queste caratteristiche degli aerogel hanno molte applicazioni nell'esplorazione spaziale. I materiali aerogel vengono utilizzati sulla stazione spaziale russa "Peace" e sulla navicella spaziale americana "Mars Pathfinder".