Os aerogéis são conhecidos como "fumaça congelada" por causa de sua aparência azul fantasmagórica. NASA / JPL-Caltech p Aerogel, um material criado em uma aposta entre dois cientistas no final dos anos 1920, pode ser a substância mais original da Terra. É o sólido mais leve que existe - o Guinness World Records até disse - mas pode suportar 500 a 4, 000 vezes seu próprio peso (dependendo de quem você perguntar) [fonte:NASA JPL, Guiness; Steiner, Gravidade zero]. Uma polegada cúbica de aerogel pode ser espalhada para cobrir um campo de futebol inteiro. É respirável e à prova de fogo, e ele absorve óleo e água. O aerogel também é incrivelmente forte, considerando seu peso. Os aerogéis podem ser ótimos condutores elétricos, no entanto, quando feito de materiais diferentes, eles também são um dos melhores isolantes já conhecidos [fonte:Steiner, Gravidade zero]. Então, por que os aerogéis não têm o reconhecimento de nome de lista A que merecem?
p Infelizmente, produzir um produto tão único exige uma quantidade extraordinária de tempo e dinheiro, em parte porque apenas uma pequena quantidade de aerogel é feita em cada lote. Mesmo que a produção de mais aerogel por vez baixe o preço, só o processo e os materiais custam cerca de US $ 1,00 por centímetro cúbico. Por cerca de US $ 23, 000 por libra, o aerogel é atualmente mais caro do que o ouro [fonte:NASA JPL, FAQs]!
p Um produto tão valioso pareceria pertencer ao lado dos diamantes e pérolas da caixa de joias de uma herdeira. Mas é mais provável que o aerogel seja encontrado isolando um foguete ou tinta espessa do que adornando socialites ricas. Embora os aerogéis possam não ser tão glamorosos quanto o ouro, eles realizam suas tarefas sem igual. p Neste artigo, vamos explorar o que torna os aerogéis únicos, de sua descoberta na Califórnia no final dos anos 1920, para sua viagem para coletar poeira espacial em 1999. Também veremos o que o futuro reserva para os aerogéis e se há de fato uma maneira de torná-los mais econômicos para o público em geral. Finalmente, mostraremos como você pode fazer seu próprio aerogel - surpreendentemente, pode ser feito. p Continue lendo para aprender mais sobre como o aerogel apareceu pela primeira vez e como essa substância adaptável é feita.
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p O aerogel começa como um gel, chamado alcogel . Alcogel é uma sílica gel com álcool dentro dos poros. A simples evaporação do álcool da estrutura de sílica faria com que a estrutura se contraísse, muito parecido com uma esponja molhada se deforma quando deixada em um balcão para secar. Em vez de depender apenas da evaporação, o gel tem que ser seco supercriticamente. Aqui está o que é preciso:
p Os aerogéis de óxido de metal são feitos de óxidos de metal e são usados como catalisadores para transformações químicas. Eles também são usados na produção de explosivos e nanotubos de carbono, e esses aerogéis podem até ser magnéticos. O que diferencia os aerogéis de óxido de metal, como óxido de ferro e cromo, de seus primos de sílica mais comuns, é sua gama de cores surpreendentemente brilhantes. Quando transformado em aerogel, o óxido de ferro empresta um aerogel em sua cor de ferrugem característica. Os aerogéis de cromo aparecem em um verde profundo ou azul. Cada tipo de óxido metálico resulta em um aerogel de cor ligeiramente diferente. [fonte:Aerogel.org, Metal]. p Os aerogéis de sílica - os aerogéis mais comuns - são azuis pela mesma razão que o céu é azul. A cor azul ocorre quando a luz branca encontra as moléculas de sílica do aerogel, que são maiores do que os comprimentos de onda da luz. O aerogel se espalha, ou reflete, os comprimentos de onda mais curtos da luz mais facilmente do que os mais longos. Como a luz azul e violeta têm os comprimentos de onda mais curtos, eles se espalham mais do que outras cores do espectro visível. Vemos comprimentos de onda dispersos como cores, e uma vez que nossos olhos são mais sensíveis aos comprimentos de onda azuis, nunca vemos os violetas [fonte:Steiner, Gravidade zero]. p Continue lendo para aprender mais sobre as aplicações dos aerogéis no espaço. Água vs. Álcool
Alcogéis têm seus poros cheios de álcool, mas e se você usasse água em vez disso? Em seus primeiros experimentos, Kistler usou hidrogéis , que continha água. Ao secar, esses géis se comportam da mesma forma que o Jell-O. Eles se quebram em uma pegajosa, bolha bagunçada porque o líquido no hidrogel evapora muito rapidamente para que a substância retenha sua forma. Com cada molécula que vaza, outros tentam preencher as lacunas. Isso faz com que o que é conhecido como estresse capilar dentro dos poros do gel, causando o colapso de toda a estrutura [fonte:Hunt and Ayers, História].
Este coletor de poeira para a espaçonave STARDUST foi equipado com 260 painéis de aerogel. NASA / JPL-Caltech p A versatilidade do Aerogel o tornou muito importante na Terra e no espaço. Ele cumpriu uma variedade de funções em várias missões da NASA, desde o isolamento do equipamento elétrico dos rovers de Marte até a captura de poeira espacial de um cometa em alta velocidade.
p Os cometas são objetos primitivos que datam do nascimento do sistema solar. Enquanto voam pelo espaço, eles lançam partículas chamadas poeira espacial. Essa poeira espacial é muito procurada por cientistas que esperam que ela nos ensine como nosso mundo começou.
p Em uma missão para capturar amostras de cometas e poeira espacial em 1999, A NASA lançou uma espaçonave que viajou 4,8 bilhões de quilômetros (o equivalente a 6, 000 viagens à lua) para chegar ao cometa Wild 2. Uma vez lá, o coletor de poeira em forma de raquete de tênis se abriu e usou seus 260 cubos de aerogel para capturar as partículas velozes de poeira interestelar e preservá-las em seu estado natural [fonte:NASA JPL, Aerogel]. O que mais, enquanto as partículas bombardeavam o coletor de poeira, eles deixaram rastros dentro dos cubos de aerogel do coletor enquanto diminuíam a velocidade até parar. Essas trilhas permitiram aos cientistas encontrar mais facilmente as minúsculas partículas do espaço. p Quando a espaçonave chegou em casa em 2006, trouxe de volta as primeiras amostras que retornaram do espaço à Terra em mais de 30 anos. A durabilidade do Aerogel permitiu que o coletor de poeira voltasse do espaço intacto, sem um único pedaço de aerogel faltando. Os cientistas conseguiram estudar a poeira e os cristais contidos no aerogel e aguardar os insights que eles podem trazer [fonte:Bridges]. p Próximo, aprenderemos sobre algumas das aplicações comerciais do aerogel.
Os lápis na parte superior do aerogel são protegidos da chama embaixo. Aerogéis de sílica semelhantes foram usados para isolar o Mars rover. NASA / JPL-Caltech p Em seus primeiros dias, os aerogéis eram comercializados como agentes espessantes e usados em tudo, desde maquiagem e tintas até napalm. Eles também foram usados como filtros de cigarro e isolamento para freezers. Monsanto foi a primeira empresa a comercializar aplicações comerciais de aerogel. Contudo, Método de secagem supercrítico de Kistler, embora eficaz, também era perigoso, demorado e caro. Após 30 anos de produção, todos esses fatores levaram a Monsanto a interromper seu foco em aerogéis na década de 1970.
p Contudo, este não foi o fim do aerogel. Pouco depois de ter sido abandonado pela Monsanto, os cientistas desenvolveram um processo que tornou a produção de aerogéis menos tóxica, usando um composto alcóxido mais seguro. Eles também o tornaram menos perigoso, substituindo o álcool supercrítico por dióxido de carbono supercrítico no processo de secagem. Esses desenvolvimentos reduziram o tempo gasto na secagem dos aerogéis e reduziram a natureza perigosa e inflamável de sua produção. Esses avanços tornaram o aerogel um pouco mais comercialmente viável novamente, e os cientistas ficaram intrigados com as possibilidades do produto. [fonte:Hunt e Ayers, História]
p Como a produção do aerogel se tornou menos complicada e perigosa, suas propriedades exclusivas tornaram o aerogel popular em diversos setores. Fabricantes de silício, fabricantes de materiais de construção e agências espaciais colocaram o aerogel em uso. Sua popularidade só foi prejudicada pelo custo, embora haja um esforço cada vez mais bem-sucedido para criar aerogéis de baixo custo. Enquanto isso, os aerogéis podem ser encontrados em uma variedade de produtos:
Um tijolo de 5,5 libras é sustentado por um pedaço de aerogel de sílica pesando apenas 2 gramas (0,07 onças). NASA / JPL-Caltech p Embora o aerogel seja caro, pesquisadores ainda estão experimentando maneiras de torná-lo mais forte, mais barato e menos perigoso. Por exemplo, O professor Nicholas Leventis, da Universidade de Ciência e Tecnologia do Missouri, surpreendeu o mundo da ciência em 2002 com o anúncio de que havia desenvolvido um método para fazer aerogéis não quebradiços. Aerogéis de Leventis, conhecido como x-aerogéis , não são apenas mais fortes; eles também são mais flexíveis, impermeável e resistente a impactos. A desvantagem é que a produção do aerogel x requer mais produtos químicos perigosos e leva mais tempo; esses produtos químicos também diminuem sua capacidade de isolamento [fonte:Aerogel.org, Forte]. Apesar de alguns negativos, Os aerogéis x têm as seguintes aplicações possíveis:
p Adicionalmente, os aerogéis podem ajudar na busca por mais tecnologia "verde". O aerogel de carbono possui grande potencial para supercapacitores e células de combustível para automóveis com eficiência energética. Na verdade, a capacidade de armazenamento de energia do aerogel de carbono pode trazer uma série de novas tecnologias, mas apenas se o preço de produção do aerogel se tornar mais acessível para operações em grande escala. p A boa notícia é que você não precisa ser um cientista pesquisador bem financiado para fazer experiências com a fabricação de novos aerogéis. Quer fazer seu próprio aerogel? Embora seja possível fazer isso em casa, é melhor feito em um laboratório que contém todos os materiais necessários, incluindo uma autoclave para secar supercriticamente o aerogel. (Se você está se sentindo superprodutivo, aqui estão as instruções sobre como fazer seu próprio secador supercrítico.) Pergunte na sua universidade local ou faculdade comunitária; as chances são, se você disser que tem uma receita com a qual deseja trabalhar, eles podem permitir que você use o equipamento deles [fonte:Hunt and Ayers, Fazer; Aerogel.org, Construir]. p Vários sites fornecem instruções sobre como fazer aerogéis, incluindo aerogel.org e este da Universidade da Califórnia. Independentemente de onde você faz seu aerogel, precauções de segurança são uma obrigação. Use óculos de proteção, luvas (o melhor tipo são luvas de lavar louça), calças longas, sapatos fechados e uma máscara de pintor para se proteger de gases perigosos e materiais inflamáveis. [fonte:Steiner, Como fazer; Hunt e Ayers, Fazer] p Aerogéis - há algo que eles não possam fazer? Esperançosamente, o público será o primeiro nome com eles em um futuro próximo. Para obter mais informações sobre aerogéis e tópicos relacionados, confira os links na próxima página.
