Aerogel para niños
El aerogel o gel helado es un material muy especial que se parece a un gel, pero en el que el líquido ha sido reemplazado por un gas. El resultado es un sólido muy ligero y lleno de pequeños agujeros, con propiedades sorprendentes, como su gran capacidad para aislar el calor.
Este material está compuesto principalmente por aire, entre un 90,50% y un 99,98%. Es mucho menos denso que el vidrio y un poco más denso que el aire. A menudo se le llama humo helado, humo sólido o humo azul porque es un poco transparente. Al tocarlo, se siente como una espuma ligera.
El aerogel tiene un índice de refracción de 1,0, que es muy bajo para un sólido. Esto significa que la luz lo atraviesa casi sin desviarse. Además, el sonido viaja muy lento a través de él, a solo 100 metros por segundo.
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¿Quién inventó el aerogel y cuándo?
Este material fue creado por Steven Kistler en 1931. La idea surgió de una apuesta divertida entre él y Charles Learned. Querían ver quién podía quitar el líquido de un tarro de mermelada y reemplazarlo con gas sin que la mermelada perdiera su volumen.
Kistler investigó cómo hacer aerogeles usando diferentes materiales. Sus primeros trabajos se basaron en sílice, circonio, alúmina, óxido de cromo, estaño y carbono.
¿Qué es el aerogel de grafeno?
En 2013, el profesor Gao Chao y su equipo de investigación en la Universidad de Zhejiang en China desarrollaron un tipo especial llamado aerogel de grafeno. Este aerogel es el más ligero que se ha creado hasta ahora, con una densidad de solo 0,16 kg por metro cúbico.
Tipos de aerogeles: ¿Cómo se clasifican?
Los aerogeles se pueden clasificar en varios tipos: orgánicos, inorgánicos, híbridos (una mezcla de orgánicos e inorgánicos) o de carbono. La mayoría se fabrican usando un método llamado "método de Pekala", que utiliza ciertas sustancias químicas para crear una reacción.
Para hacer aerogeles, se necesitan varias etapas:
- Gelación y curado: Es cuando el material se convierte en un gel y luego se endurece.
- Secado supercrítico: Un proceso especial para quitar el líquido sin que la estructura del gel se rompa.
- Carbonización y activación: Si se quiere hacer aerogel de carbono, se calienta el material a temperaturas muy altas.
Aerogeles inorgánicos
Estos aerogeles tienen una estructura hecha de óxidos de metales o semimetales. Los más estudiados son los que se hacen a partir de dióxido de silicio.
Aerogeles híbridos orgánicos-inorgánicos
Son una combinación de los dos tipos. También tienen una estructura basada en óxidos de metales o semimetales, y los de dióxido de silicio son los más investigados.
Aerogeles orgánicos
Estos aerogeles están hechos de polímeros orgánicos, que son cadenas largas de moléculas. Los más conocidos son los RF (hechos de resorcinol y formaldehído) y los MF (hechos de melamina y formaldehído).
Aerogeles de carbono
Son los únicos aerogeles que pueden conducir la electricidad. Se obtienen calentando aerogeles orgánicos a temperaturas muy altas (entre 500°C y 2100°C) en un proceso llamado pirólisis. Si se calientan a temperaturas aún más altas, pierden sus propiedades especiales.
Las características de los aerogeles de carbono dependen de varios factores durante su fabricación:
- El tipo de materiales iniciales y el líquido usado.
- El nivel de acidez o basicidad (pH) de la mezcla.
- El tiempo y la temperatura de la gelación y el curado.
- El método de secado (supercrítico, criogénico o subcrítico).
- La temperatura a la que se carboniza el material.
Pequeños cambios en estos factores pueden modificar mucho la estructura y las propiedades del aerogel final.
¿Para qué se usa el aerogel?
El aerogel tiene varios usos en el comercio. Se ha utilizado principalmente como aislante térmico en las ventanas de edificios de oficinas. Sus propiedades ayudan a evitar que el calor se escape o entre, manteniendo una temperatura agradable.
Este material es sorprendentemente resistente. Puede soportar más de 1000 veces su propio peso.
Un uso importante de los aerogeles es como aislante muy ligero para estructuras que vuelan, como aviones o naves espaciales. El Biosphère de Montreal, que fue el pabellón de los Estados Unidos en la Exposición Universal de Montreal, era una gran cúpula geodésica que contenía aerogel.
El aerogel también podría usarse en los coches como parachoques, ya que puede absorber hasta el 89% de la fuerza de un golpe.
La NASA ha utilizado el aerogel en varias de sus misiones de exploración espacial. Los módulos de sus naves espaciales llevaban este aislante para proteger los equipos electrónicos del frío extremo del espacio.
Véase también
En inglés: Aerogel Facts for Kids
