O aerogel, as suas caraterísticas e a sua diversidade

Aqui no blog já falamos sobre materiais que parecem típicos de filmes de ficção científica (aqui) e um dos mencionados foi o aerogel. Na realidade, esse material não tem nada de futurista, pois existe desde 1930 quando Steven Kistler substituiu a água presente em uma gelatina por um gás.

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2 gramas podem aguentar 2,5 kg. Imagem: NASA

O aerogel é um material sólido composto por até 99,98% de ar com densidades muito baixas (0,0011 até 0,5 g/cm3). Possui porosidade aberta e nanoestruturas. Os estudos mais aprofundados de aerogéis começaram há cerca de 25 anos e em 1998 esse material foi utilizado numa missão espacial na nave Stardust da NASA para coletar partículas menores que um tamanho de grão e mais velozes do que um tiro de rifle e ainda manter a integridade da amostra.

Os aerogéis geralmente são feitos a partir de géis de sílica através do processo de secagem supercrítica, que consiste na passagem direta da substância de líquido para gasoso, passando pela região subcrítica de um diagrama de fases, como no diagrama abaixo que é correspondente ao dióxido de carbono. No estado supercrítico um fluido não danificará a estrutura em seu redor quando passa pela transformação de fases, pois este não possui forças de capilaridade. Caso essa transformação seja realizada pelo simples processo de evaporação, a estrutura da parcela sólida pode ser comprometida. Assim o processo consiste em fazer o líquido chegar no estado subcrítico e então com a redução na pressão faz com que ele se transforme em gás.

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Diagrama de fase dióxido de carbono

Esses materiais além de serem muito resistentes eles possuem uma alta absorção de líquidos, são isolantes térmicos (39x mais isolante que a melhor fibra de vidro do mercado) e podem ser produzido utilizando uma grande variedade de materiais. O vídeo abaixo mostra o quão dessecante o aerogel é.

Na Escola Politécnica de Zurique foi criado um aerogel feito com ouro 20 quilates (liga com aprox. 83% de ouro), que é cerca de 1000 vezes mais leve do que um pedaço de ouro comum com as mesmas dimensões. Esse material foi feito através do aquecimento das proteínas do leite para transformá-las em fibras nanométricas e da adição delas em uma solução de sais de ouro. As fibras entrelaçam-se criando uma estrutura e o ouro cristaliza aderindo às fibras. Após esse processo a secagem foi realizada utilizando dióxido de carbono.

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Aerogel de ouro 20 quilates. Imagem: Gustav Nyström/Raffaele Mezzenga/ETH Zurich

Outro tipo de aerogel é o aerografite, considerado um dos materiais mais leves do mundo (o mais leve é microlattice), com apenas 0,2 miligrama por centímetro cúbico. Ele foi criado nas universidades de Hamburg e Kiel na Alemanha e possui inúmeras propriedades bem interessantes: eletricamente condutor, estável em condições ambientes, dúctil, elástico, absorve quase toda a luz incidida, é resiliente e pode ser comprimido até 95% e retornar ao seu formato inicial. Uma aplicação para esse material seria em baterias de computadores e celulares de íons de lítio.

Já foram utilizados aerogéis como isolante térmico em sacos de dormir militares, como revestimento interno de sapatos especiais para a neve, em raquetes de tênis e squash e também como isolante térmico em trajes espaciais para aeronautas.

Quais outras aplicações você imaginou para o aerogel?

Esse texto foi escrito com base em:

JPL – NASA

Aerogel – Ouro mais leve do mundo

Material mais leve do mundo

Tecmundo – Aerogel

Estado supercrítico

 

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3 thoughts on “O aerogel, as suas caraterísticas e a sua diversidade”

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