LOS AEROGELES

1. ORIGEN

El aerogel fue creado por primera vez por Samuel Stephens Kistler en 1931 como resultado de una apuesta con Charles Learned sobre quien podría reemplazar el líquido en “gelatinas” con gas sin causar una contracción.

2. DEFINICIÓN

Antes de definir que es un aerogel, empecemos por definir que es un gel, ya que de él deriva.
Gel: Sustancia entre líquido y sólido de aspecto gelatinoso.
Pues bien, un aerogel es un gel donde se sustituye el contenido líquido del gel por aire o algún tipo de gas.

Después de la sustitución del líquido por aire, nos quedará una espuma muy porosa con alta conectividad entre sus estructuras porosas y compuesto de hasta 99,98 % de aire. 

El aerogel, también conocido como “humo blanco”, es un término muy amplio utilizado para hablar de un extraordinario grupo de materiales que se han utilizado desde la década de 1960 en los viajes espaciales, pero que ahora están encontrando usos gracias a sus propiedades. 

3. PROPIEDADES

Los aerogeles son los materiales más ligeros que se conocen, debido a que la mayor parte de su estructura está hueca. Su extraordinaria porosidad, hace que tengan una gran área superficial, lo cuál les proporciona características únicas dentro de los materiales sólidos. 

• El material de menor densidad (más ligero), por lo general, unas 15 veces más pesado que el aire, aunque algunos pueden llegar a solo tres veces más.

• Gran aislante térmico y acústico.

Es capaz de proteger 39 veces más que la mejor fibra de vidrio.
De hecho, su uso industrial más difundido es el empleo como aislante térmico en las ventanas de los edificios para evitar la pérdida de calor o frío.

• Gran resistencia a altas y bajas temperaturas.
  Puede colocarse para proteger incluso de las llamas.

• Es un material transparente.

• Tiene un bajo índice de refracción, el más bajo para un sólido.
  Esta propiedad hace que no se distorsionen las cosas al verlas a través del aerogel.
  Este material es capaz de soportar mil veces su propio peso, pero ojo, un pequeño golpe lo rompería ya que es muy frágil.

• El aerogel de tipo translúcido, permite la entrada de la radicación solar pero impide el escape de calor, como en el caso de los cristales.

• Gran capacidad de absorber líquidos, ya que comparado con los materiales actuales, que solo pueden absorber diez veces su propio peso, este material puede aspirar 900 veces su propio peso.
  Puede ser un material muy bueno para el tratamiento de vertidos en el mar. 

• La peor propiedad del aerogel es que es un material muy frágil, es decir, se rompe al darle un golpe muy fácilmente.
  El aerogel al golpearlo se convierte prácticamente en arena.
  Ya existen algunas soluciones a este problema.
  Una de ellas, es echar el aerogel líquido alrededor de una manta de fibra de poliéster. Esta manta sirve de esqueleto del aerogel cuando solidifica y lo hace frágil. Esto se llama “Tela de aerogel”. 

¿Por qué no se fabrican muchas más cosas con aerogeles?
La respuesta es muy sencilla: Es muy caro y costoso de fabricar.
Con el paso del tiempo, se investigarán nuevas formas de fabricación con precios más asequibles pero de momento es muy caro. 

4. ¿CÓMO SE HACE EL AEROGEL?

Se parte de una sustancia gelatinosa, en parte sólida y en parte líquida.
La parte sólida, son cadenas finas de sílice rodeadas por alcohol (es el líquido).
Para secar el gel, el alcohol que contiene es reemplazado por dióxido de carbono líquido a alta presión.
Ahora disminuimos la temperatura y el dióxido de carbono se convierte en gas evaporándose y dejando atrás pequeñas cápsulas de aire mil veces más finas que la tela de una araña.

5. TIPOS

Los tipos de aerogeles, dependen de la sustitución del silicio como base por otras sustancias, lo que hace que tengan propiedades diferentes.
Actualmente, se pueden fabricar distintos tipos de aerogeles, utilizando como base el sílice, la alúmina, el óxido de cromo, el estaño o el carbono.
Cada uno de estos diferentes tipos de aerogeles ofrecen propiedades únicas, que pueden incluir la conductividad eléctrica, extremo de retorno elástico, funciones catalíticas, fotoluminiscencia, la repulsión de agua y absorción de aceite.

6. USOS

• Material para la eliminación de residuos, por ejemplo, manchas de petróleo en el mar.

• Material a prueba de balas.

Hay aerogeles basados en titanio de dos milímetros de grueso que pueden detener una bala.
Se está probando para cubiertas y armaduras a prueba de bombas y explosivos, así como para vehículos militares.

• Aislante término y del ruido de ventanas y paredes.

• Revestimientos anti-reflectantes.

• Trajes soportar altas / bajas temperaturas.

Ya se han fabricado prendas de vestir con aerogel y plantillas para escaladores.

• Contenedores para el combustible de las naves espaciales muy ligeros.

• Pigmentos para tinta de la impresora.

• Almohadillas aislantes para proteger a los usuarios contra el calor de los ordenadores portátiles.

7. EFECTOS NEGATIVOS

Se desconocen los efectos tóxicos o cancerígenos de los aerogeles de sílice. Producen irritación en los ojos, la piel, a nivel respiratorio y digestivo. Por ello, las personas que manipulan este material, deben usar equipo de protección apropiados. El proceso de fabricación de aerogeles tiene costes muy elevados. 

8. IMPORTANCIA EN LA ACTUALIDAD

Un proyecto financiado con fondos europeos ha desarrollado partículas de aerogel híbridas y orgánicas, con diferentes propiedades físicas y tamaño de poro, para una amplia gama de aplicaciones industriales. El objetivo es ayudar a las empresas europeas a aprovechar al máximo la creciente demanda de este nanomaterial adaptable y funcional.  

Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=cMdRjNNFgZE