Εντάξει, αναδυόμενες μπορεί να είναι λίγο παραπλανητικό, επειδή οι αερογέλες εφευρέθηκαν πριν από δεκαετίες! Χρησιμοποιούμενη κυρίως στις εφαρμογές της NASA, τα αεροσκάφη Aerogels, τα οποία είναι τα ελαφρύτερα στερεά υλικά του κόσμου, ήταν πολύ δύσκολο για τους ανθρώπους να αντιληφθούν τόσο κυριολεκτικά όσο και μεταφορικά μέχρι πρόσφατα. Τα aerogels είναι απίστευτα ελαφριά (μόνο τρεις φορές βαρύτερο από τον αέρα!), ισχυρά και πολύ μονωτικά και χρησιμοποιούνται τώρα ως μονωτήρες πραγματικής ζωής.
Τι είναι τα Aerogels;
Ο ευκολότερος τρόπος για να εξηγήσετε τα aerogels είναι να τα συγκρίνετε με το Jell-O. Όταν το ζελέ είναι ανοιχτό, στεγνώνει, συρρικνώνεται και όπου τα υγρά ήταν κάποτε χιλιάδες μικροσκοπικοί πόροι. Τα αερογέλια δημιουργούνται ουσιαστικά με τον ίδιο τρόπο, εκτός από μια διαδικασία που ονομάζεται «υπερκρίσιμη ξήρανση» αεροζόλ είναι κατασκευασμένα ώστε να μην συρρικνώνονται όταν εξάγεται το υγρό και συνήθως διατηρούν το 90-99% του αρχικού τους Ενταση ΗΧΟΥ. Ενώ αποτελείται κυρίως από αέρα σε αυτό το σημείο, μπορεί επίσης να κρατήσει 500-4000 φορές το βάρος του. Λόγω αυτής της σύνθεσης, οι αερογέλες έχουν πολύ χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, μπορούν να αντέξουν πολύ υψηλή θερμότητα και είναι ανθεκτικά στο νερό, σε αντίθεση με τις περισσότερες άλλες μονώσεις που πρέπει να υποστούν χημική επεξεργασία για να έχουν αυτές τις ιδιότητες.
Τύποι αερίων
Η αερογέλη δεν αναφέρεται σε συγκεκριμένη ουσία, αλλά στη γεωμετρία της ουσίας. Εκτός αν σημειωθεί διαφορετικά, τα Aerogels είναι συνήθως κατασκευασμένα από διοξείδιο του πυριτίου ή αλλιώς από άνθρακα, αλλά μπορούν πραγματικά να κατασκευαστούν από διάφορους τύπους πρώτων υλών. Τα αερόγλαλα πυριτίου είναι γενικά διαφανή και μπορεί να έχουν ένα μπλε χρώμα.
Aerogels ως μονωτήρες
Η απίστευτα χαμηλή πυκνότητα και η μεγάλη επιφάνεια του Aerogels το καθιστούν ένα εξαιρετικά ελαφρύ δομικό υλικό καθώς και ένα έξοχο μονωτικό. Οι αερογέλες παρέχουν την υψηλότερη τιμή R ανά ίντσα από οποιαδήποτε άλλη μόνωση στην αγορά και έχουν βαθμολογία άνω των 10 ανά ίντσα σε σύγκριση με το R-6 για μόνωση κλειστού κυττάρου και R-3 για υαλοβάμβακα. Ωστόσο, η αερογέλη στην ακατέργαστη κατάσταση είναι πολύ εύθραυστη και άκαμπτη, οπότε πρέπει να συνδυαστεί με άλλα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές πραγματικής ζωής.
Λόγω της ημιδιαφάνειας τους, τα αερόλυμα διοξειδίου του πυριτίου λειτουργούν καλά όταν μεταφέρονται μεταξύ στρώσεων από γυαλί. Αυτός ο τύπος εφαρμογής είναι όπου τα δυναμικά μονωτικά αέρια είναι πραγματικά συναρπαστικά, επειδή τα παράθυρα και το γυαλί είναι μερικά από τα πιο αδύναμα σημεία ενός κτιρίου. Η πλήρωση των παραθύρων με αερογέλη θα αυξήσει τη θερμομονωτική τους αξία διατηρώντας παράλληλα τη διαφανή τους ποιότητα. Αυτός ο τύπος εφαρμογής προβλήθηκε στην πιο πρόσφατη Solar Decathalon ανταγωνισμός.
Ο άλλος κοινός τύπος μόνωσης αερογέλης τους χρησιμοποιεί σε μορφή κουβέρτας. Σε αυτή την εφαρμογή οι αερογέλες υφαίνονται με ίνα για να είναι εύκαμπτες. Αυτά τα βακέτα μπορούν να τυλιχτούν γύρω από τους σωλήνες, να τοποθετηθούν σε καμπύλους τοίχους και να εγκατασταθούν σε κοιλότητες. Στα κτίρια που κατασκευάζονται στο πλαίσιο, μπορούν να εφαρμοστούν λεπτές λωρίδες αεροπηκτών σε καρφιά για την αποφυγή της θερμικής γεφύρωσης. Επειδή τα αερόγλαλα σε αυτή τη μορφή υφαίνονται με ίνες είναι αδιαφανή, συνήθως λευκά ή γκρίζα στην εμφάνιση.
Προϊόντα Airgel
Λόγω του υψηλού κόστους, η αερογέλη χρησιμοποιείται κυρίως σε βιομηχανικές εφαρμογές υψηλών προδιαγραφών, όπως είναι οι μονωτικοί αγωγοί πετρελαίου και φυσικού αερίου, οι μονωτικοί διαστημικοί οργανισμοί της NASA και ο συλλέκτης σε απόσταση.
Ωστόσο, με τις τεχνολογικές εξελίξεις και με κάποια πτώση των τιμών, αρκετές εταιρείες προσφέρουν μια ποικιλία προϊόντων αερογέλης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ακόμη και οικιακές εφαρμογές:
• Cabot: Το Nanogel του Cabot χρησιμοποιείται για την μόνωση παραθύρων, την περιτύλιξη των αγωγών πετρελαίου και αερίου, την ύφανση σε εξωτερικά ενδύματα και ως κόκκων και κουβερτών για εφαρμογές κτιρίων.
• Aspen Aerogels: Το προϊόν Aspen Aerogels Spaceloft είναι διαθέσιμο ως μπατονέτες για να αντικαταστήσει την παραδοσιακή μόνωση από υαλοβάμβακα και κυτταρίνη. Προσφέρει την υψηλότερη τιμή R, σε 10,3, από οποιοδήποτε άλλο προϊόν στην αγορά.
• ThermaBlok: Το Thermablok κατασκευάζει μια αυτοκόλλητη λωρίδα μόνωσης αερόσφαιρας που μπορεί να εφαρμοστεί απευθείας στα καρφιά για να αποφευχθεί η «θερμική γεφύρωση», η οποία είναι η αγωγιμότητα της θερμότητας μέσω των καρφιών.