Материал: Аэрогель

Хотя, первоначально аэрогели были весьма хрупки, но ученые научились изготавливать упругие и гибкие их разновидности. Поэтому аэрогель так же применяют как теплоизоляцию в американских марсоходах.

Что до теплоизоляции домов - пока это лишь перспектива. Но во всяком случае, некоторые исследователи изучают возможность использования аэрогеля не только для утепления стен, но и в качестве замены оконному стеклу. Ведь отдельные образцы геля отличаются высокой прозрачностью (в то время, как другие имеют легкую голубоватую или желтоватую дымку, что зависит от преобладающего размера пор). Кроме того, у аэрогеля очень низкий коэффициент преломления: где-то между 1 и 1,05 (у оконного стекла этот показатель составляет примерно 1,5).

Вспомним, когда-то аэрогель не выдержал конкуренции с другими утеплителями именно из-за высокой цены. Благодаря своим свойствам аэрогели имеют большой потенциал применения: материалы для адсорбции, фильтрации и гетерогенного катализа, в качестве термоизоляторов, электродов для батарей и конденсаторов. Аэрогель на основе окиси железа с алюминиевыми наночастицами может служить взрывчаткой - разработка Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса, США.

По словам одного из разработчиков новых видов аэрогелей, Меркури Казанзидиса, профессора химии из Северо-западного Университета в Эванстоне, Иллинойс, уникальные свойства современных образцов "замороженного дыма" могут быть использованы где угодно - от фильтрации загрязненной воды и защиты от высоких температур до ювелирной промышленности. аэрогель графен углерод атом

Впрочем, очистка воды, ювелиры - это все мирные приложения. Даже стекло из "замороженного дыма" - airglass, придуманное в Швеции. Он показан на рисунке 4.2. Но экспериментами с новыми видами аэрогелей, разумеется, в обязательном порядке заинтересовались военные.

Рисунок 4.2 - Стекло из "замороженного дыма"

Так вот, выяснились еще некоторые просто потрясающие возможности аэрогелей: металлическая пластина, покрытая всего лишь 6 мм слоем аэрогеля, оказалась целехонькой при взрыве килограмма динамита в непосредственной близости от этой пластины! Более того, пластина также не претерпела каких-либо изменений при нагревании слоя аэрогеля паяльной лампой с температурой пламени более 1300°C! Разумеется, танк от прямого попадания приличной ракеты эти 6 см не спасут, да и от пули костюмчик с такой прокладкой вряд ли будет панацеей, но, во-первых, разработки новых типов аэрогелей продолжаются, а во-вторых, для некоторых прикладных случаев будут хороши даже такие материалы.

Кстати, про очистку воды: в лаборатории выше упомянутого профессора Канатзидиса уже получили образец аэрогеля, способный очищать воду от свинца и ртути. Не менее перспективными видятся варианты использования других разработок лаборатории Канатзидиса, разработанных для очистки морской воды от разливов нефти. Проблема с регулярно случающимися в мире экологическими катастрофами, когда на поверхности разливаются десятки тонн нефти, отнюдь не высосана из пальца, об этом достаточно часто нам вещает телеящик.

Последнее время использованием аэрогелей очень активно интересуются производители спортивного инвентаря: так, компания Dunlop уже разработала несколько новых типов ракеток для тенниса и сквоша, где аэрогель применяется для усиления конструкции. Одна такая изображена на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 - Ракетка, изготовленная с использованием аэрогеля

Альпинисты также активно интересуются обувью и спальными мешками с термопрокладками из аэрогеля. А вот модникам пока не повезло: компания Hugo Boss, разработавшая линию зимних курток с прокладкой из аэрогеля, была вынуждена отказаться от такой идеи - слишком жарко.

Возможно, аэрогели могут называться материалами будущего. Но, конечно, станут более дешевыми (произведенные в лабораторных установках, они стоят примерно доллар за кубический сантиметр) [1].

Заключение

Аэрогель - очень интересный физический объект с необычными физическими свойствами. Несмотря на то, что впервые он был получен около полувека назад, этот объект занимает очень скромное положение в науке, чем он заслуживает. Такое место аэрогеля обусловлено трудоемкостью его получения и соответственно относительно высокой стоимостью. По этой причине ограничены применения аэрогеля, а следовательно, и интерес к нему как к физическому объекту.

Однако можно взглянуть на аэрогель с других позиций. Он имеет специфическую структуру - структуру кластера, состоящего из соединенных между собой частиц малого размера. Аэрогель характеризуется большой удельной площадью внутренней поверхности, обладает большой внутренней емкостью - объем, приходящийся на поры, во много раз превосходит объем, занятый материалом аэрогеля. При этом аэрогель обладает хорошей механической прочностью, существует и при повышенных температурах. Тем самым аэрогель - не экзотический, а реальный объект и должен вызывать к себе соответствующее отношение.

Подводя итог, можно сказать, что аэрогель должен привлекать внимание и как реальный физический объект с отличительными свойствами, а также и как структура, которая образуется в ряде физических, физико-химических и биофизических явлениях. Поэтому более детальное изучение этого объекта может дать много интересного для нашего мира.

Список использованных источников

[1]. Рыбакова, О. А. Прочная невесомость или аэрогель / О. А. Рыбакова, А. В. Лысенко, В. Б. Алмаметов // Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». 2008. Т. 2. № 1. С. 1-3.

[2]. Смирнов, Б. М. Аэрогели / Б. М. Смирнов // Успехи физических наук. 1987. Т. 152. № 1. С. 135-137.

[3]. Аэрогель из графена и углеродных нанотрубок лишен недостатков своих предшественников. // Элементы. [2005-2015]. URL: http://elementy.ru/news/432045?page_design=print. Дата обращения: 22.02.2015.