¿Qué es el aerogel?
Descripción del aerogel
El aerogel es fundamentalmente distinto del concepto tradicional de «gel». Es un material sólido con una densidad de 3 kg/m³. Debido a su densidad extremadamente baja, también se le conoce como «humo congelado» o «humo azul», lo que le valió el Récord Guinness del «sólido más ligero» en 1931, cuando S. Kistler preparó con éxito aerogel de SiO2 mediante métodos de secado supercrítico. Con más del 80% de su composición formada por aire, el aerogel presenta excelentes propiedades de aislamiento térmico. Un aerogel de una pulgada de grosor equivale al aislamiento térmico de 20 a 30 piezas de vidrio ordinario. Incluso cuando se coloca entre una rosa y una llama, la rosa permanece ilesa.
Aplicaciones del aerogel en la exploración espacial
El aerogel encuentra diversas aplicaciones en la exploración espacial. Se ha utilizado en la estación espacial rusa «Mir» y en la sonda estadounidense «Mars Pathfinder». En experimentos de física de partículas, el aerogel sirve como detector del efecto Cherenkov. Un ejemplo es el contador Cherenkov de aerogel (ACC) del detector del experimento Belle en la fábrica de mesones B, que aprovecha el bajo índice de refracción del aerogel, intermedio entre el de los líquidos y el de los gases, junto con su alta transparencia y su naturaleza sólida, superando los métodos tradicionales basados en líquidos a baja temperatura o aire a alta presión. Su ligereza también constituye una ventaja significativa.
Propiedades únicas del aerogel
El aerogel destaca como material poroso con estructuras a nanoescala, distintas de las estructuras de poros de los materiales tradicionales, que se sitúan en los niveles micro y milimétrico. Su nanostructura finamente entretejida da lugar a una conductividad térmica extremadamente baja y a una superficie notablemente grande. Su dispersión de la luz y del sonido es significativamente menor que la de los materiales porosos tradicionales. Estas propiedades únicas no solo despiertan interés en la investigación fundamental, sino que además encierran un amplio potencial de aplicación en diversos campos.
Aplicaciones de los productos de aerogel
Productos actuales:
- Materiales de aerogel: Las características inherentes del aerogel hacen que destaque en aislamiento térmico y acústico, purificación de agua y adsorción de gases.
- Materiales compuestos de aislamiento de nanoaerogel: Se trata de un término colectivo que engloba materiales adecuados para aplicaciones de temperatura eficiente y constante. Estos materiales pueden existir en estado sólido o líquido. En la construcción industrial, la combinación de aerogel con manta de fibra de vidrio, procesada en fieltro de aerogel, reduce significativamente la conductividad térmica. En aplicaciones domésticas, la combinación de aerogel con textiles mejora el aislamiento térmico y lo lleva al siguiente nivel.
Productos futuros: en un futuro próximo
a. Recubrimiento antibalas: Los experimentos de laboratorio sugieren que aplicar una capa de aerogel de 6 mm de espesor sobre placas metálicas las hace impermeables a explosiones directas.
b. Recubrimientos absorbentes: Recubrimientos que absorben ondas de radar y logran efectos de sigilo.
c. Dispositivos de almacenamiento de energía
d. Investigación de láseres de alta potencia de alta tecnología
Como actor temprano en el ámbito aeroespacial, el aerogel atesora numerosas propiedades prodigiosas. Prever sus aplicaciones futuras exige imaginación por parte de la sociedad y del sector para impulsar este nuevo material fuera del laboratorio y hacer realidad su valor práctico.
Introducción a los ámbitos de aplicación: ¿dónde se utilizan los productos de aerogel?
Sector industrial: Los materiales compuestos de aislamiento de aerogel resultan esenciales en los ámbitos que requieren aislamiento de tuberías o de hornos en sectores como el almacenamiento de energía y la petroquímica.
Sector de la construcción: Las aplicaciones incluyen el aislamiento térmico exterior e interior de edificios y el uso de vidrio de aerogel en muros cortina acristalados.
Sector del transporte: Los materiales compuestos de aislamiento de aerogel nanoporoso se aplican en trenes de alta velocidad, en el avión C919 de fabricación nacional y en vehículos de nueva energía, centrándose principalmente en el aislamiento térmico para el transporte y en la protección de las baterías de iones de litio de los vehículos de nueva energía.
Aislamiento doméstico y logística de cadena de frío: En sustitución de los materiales tradicionales, los materiales compuestos de aislamiento de aerogel nanoporoso se emplean como capas de aislamiento para mejorar el aislamiento térmico y aumentar los volúmenes internos.
Equipos funcionales: El uso de capas ultrafinas de aerogel en la fabricación de chaquetas de aerogel y productos para actividades al aire libre se traduce en un abrigo incomparable, logrando resultados más ligeros, más finos y más cálidos.
En comparación con los materiales de aislamiento tradicionales, la eficacia del aislamiento térmico de los materiales compuestos de aislamiento de aerogel nanoporoso es de 3 a 5 veces superior. Esto se traduce en un excelente rendimiento de ahorro energético, un menor espesor del material, unos costes globales más bajos y una larga vida útil, garantizada por las características inherentes del material como sustancia inorgánica segura, respetuosa con el medio ambiente y no tóxica.
¿Qué es el aerogel de sílice?
El aerogel de sílice es la forma comercial más común, una red nanoporosa de SiO2 que ofrece la conductividad de 0,019 a 0,021 W por m K citada anteriormente. La mayoría de las mantas, placas y películas aquí se basan en una base de aerogel de sílice.
Nano aerogel y la estructura nanoporosa
Un nano aerogel se define por poros más pequeños que el recorrido libre medio del aire, aproximadamente 70 nm, lo que suprime la convección. Esa estructura nanoporosa, no el material a granel, es la razón por la que el aerogel aísla muy por encima de su peso.
Conductividad térmica del aerogel: las cifras
La conductividad térmica del aerogel es de aproximadamente 0,019 a 0,021 W por m K a 25 C, medida mediante placa caliente protegida según GB/T 10294 y GB/T 10295. Está entre las más bajas de cualquier aislante sólido, y es la cifra que los compradores deberían solicitar en un informe de ensayo.
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