Erstaunliche Aerogel: Acht befasst sich mit der geisterhaften Hochleistungswerkstoff in Aktion
Aerogel muss eines der seltsamsten Hochleistungswerkstoffe immer vorhanden sein. Geisterhafte und schimmernden in Erscheinung, es ist unglaublich leicht, unglaublich stark und eine erstaunliche Wärmeisolator. Und seine Tricks aussehen absolut unmöglich, wenn man sie aus nächster Nähe sehen.
Zum Spaß gemacht
Aerogel-Material – oft als eisige Rauch, solide Rauch, solide Luft oder blauer Rauch – ist eigentlich, wie all die schönen Dinge, das Ergebnis einer Wette. Es wurde zuerst von Samuel Stephens Kistler 1931, nachdem er Charles Learned Wetten, dass er die Flüssigkeit in ein Gelee mit Gas, ohne Schrumpfung ersetzen könnte. Stellte sich heraus, hatte er Recht!
Um eine Aerogel zu produzieren, nehmen Sie eine normalen Gel und dann – sehr langsam und vorsichtig – entfernen Sie die Flüssigkeit hinterließ nur die solide Struktur. Dieser Prozess hängt von dem Gel in Frage, aber ausnahmslos erfordert einige Komplexchemie Entfernung der Flüssigkeit durch überkritische Trocknung zu erleichtern, die sorgfältig den Flüssiggas-Übergang vermeidet mithilfe von Druck und Temperatur-Schwankungen, von flüssig zu fest, um stattdessen gas gehen. Andernfalls kann die Verdunstung die Struktur zerstören. Das Ergebnis ist eine Substanz, die sieht aus wie das original Gel aber fühlt sich wie Polystyrol anfühlt.
Und die Eigenschaften des Materialien! Ach ja, die Eigenschaften des Materialien. Schauen Sie was sie tun können.
Aerogel ist ein erstaunlich Isolator
Die eingeschlossene Luft in Aerogel ist es eine bemerkenswerte Isolator. In der Tat Silikon Aerogel hat eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,03 W/mK bei Atmosphärendruck bis 0,004 W/mK in bescheidenen Vakuum-Werte ähnlich wie die ausgestellten Luft von selbst. Um eine Flamme zu halten, und Sie werden nicht viel geschehen, entweder bemerken — Silika Aerogel nicht schmelzen, bis es mehr als 2.000 ° c erreicht Nein, wirklich. Suchen.
Aerogel ist wahnsinnig leicht
Es ist aber nicht alle Silica-Gel. Ja, Graphen Aerogel klingt wie jemand kombiniert die beiden Materialien Schlagworten lebhaftesten – aber die Ergebnisse sind erstaunlich. In der Tat, dieses Graphen Aerogel schnappte sich den Titel des weltweit leichteste Material nur ein paar Monate her – mit einer Dichte niedriger ist als Helium und nur zweimal von Wasserstoff bei 0,16 mg/cm3. Dieses Zeug schwebt praktisch. (Übrigens, es hat Luft im Inneren, was bedeutet, dass dies nicht der Fall.) Das Material wurde mit einer neuen Technik einhergehende Gefriertrocknung Lösungen von Kohlenstoff-Nanoröhren und Graphen erstellen eine Art Kohlenstoff Schwamm erstellt. Das resultierende Material ist sowohl stark und elastisch, sowie unglaublich leicht.
Und es ist überraschend stark zu
Silica-Aerogel ist auch ungewöhnlich stark. Schauen Sie sich dieses Bild: Es zeigt ein 5-Pfund-Backstein, unterstützt durch ein Stück Aerogel die nur 0,07 Unzen wiegt. Dass Stärke ergibt – Mach dich bereit für das — seine dendritischen Mikrostruktur. Das bedeutet nur, dass es von ungefähr kugelförmig, nanoskaligen Partikeln besteht, die in Büscheln zusammen verschmolzen sind. Diese Cluster sind in 3D Formen aneinandergereiht, die fast Fraktal, Bereitstellung einer unendlich komplexen und starke Struktur sind. Es kann sogar das Gewicht eines Autos unterstützen:
Für all diese erstaunlichen Eigenschaften ist allerdings Aerogel noch wahnsinnig teuer in der Herstellung, weshalb gibt es keine Consumer-Produkte mit dem Zeug gemacht. Noch. In der Zwischenzeit lassen Sie uns träumen von Super-leicht, schwer entflammbar, kugelsichere Klagen der Rüstung. Nicht schlecht für ein kleines bisschen gefroren Rauch.
Bilder von der NASA, NASA/Caltech und Zhejiang Universität