Aerogelul – materialul minune al viitorului

Orice minune are si... lacune

Densitatea sa este de 800 de ori mai mica decat cea a unei bucati de sticla de aceeasi marime. Aerul este repartizat in pori invizibili cu ochiul liber, dar ponderalitatea extrem de redusa are si un revers: materialul este fragil, astfel ca se farama chiar si numai daca cineva doreste sa-l tina intre degete. 


Totusi, numai actual pretul ridicat face ca aerogelul sa fie considerat, inca, un material inaccesibil si exotic. Pare, insa, inevitabil ca noua "vedeta" a "materialistilor" sa devina, rapid, una dintre uneltele de baza ale ecologistilor si ale omenirii in general, dupa fabricarea sa industriala. Guinness Book a recunoscut faptul ca NASA a creat cel mai usor material solid, prin contributia uriasa a doctorului Steven Jones de la Laboratorul "Jet Propulsion Laboratory" din cadrul agentiei spatiale americane.

Un pariu revolutionar

Materialele compozite sau cele obtinute prin diferite procedee tehnologice au dus, in mai putin de un secol, la o adevarata revolutie, adaugand betonului, metalelor si lemnului o sustinere nebanuita in industria constructiilor, a masinariilor si a dispozitivelor cele mai diverse. In perioada anilor '30 ai secolului XX a aparut bachelita, obtinuta dintr-o rasina sintetica; peste o jumatate de secol a venit randul fibrei de carbon, pentru ca anii '90 sa marcheze noua era a siliconul.

Acum, savantii sunt preocupati de realizarea unui nou material, denumit aerogel, sau "fum inghetat", despre care cred ca va revolutioana mersul multor domenii de activitate. Totusi, chiar daca numai recent a fost adus in atentia publica, conceptul care sta la baza acestui material extrem de apreciat, nu este unul nou. Primul care a incercat sa creeze aerogelul a fost chimistul american Steven Kistler, in 1931, in urma unui pariu excentric facut cu un coleg de bransa, in incercarea de a inlocui lichidul dintr-un jeleu, cu gaz, fara a modifica proportiile initiale ale gelului. Kistler a incalzit jeleul, a evaporat apa si celelalte componente lichide din structura sa si a introdus in locul lor metanol. A inventat astfel un precursor al actualului aerogel, un soi de fum inghetat, ultrausor si foarte rezistent in raport cu densitatea sa. Totusi, din pricina costurilor foarte ridicate necesare producerii acestui material, nimeni nu a fost atras de inovatie, iar reusita va fi data uitarii pentru mai multe decenii.

Magia golurilor

Saptezeci de ani mai tarziu, in anul 2000, oamenii de stiinta din cadrul NASA au pus bazele unui proiect care necesita utilizarea unui material foarte usor si in acelasi timp foarte rezistent din punct de vedere termic, dar care nu exista propriu-zis. Acest eveniment readuce in scena vechea descoperire a lui Kistler, pe care cercetatorii americani o studiaza amanuntit si o perfectioneaza. Ei adauga "fumului inghetat" oxid de aluminiu si siliciu si inlocuiesc inflamabilul metanol cu bioxid de carbon. Acest lucru a dat aerogelului de astazi aspectul unei bucati de sticla, cu un interior "aerat", abundent in bule. In ciuda denumirii, este vorba despre un material perfect uscat, total diferit de gelul clasic, foarte elastic si extrem de rezistent la socuri si variatii mari de temperatura. Aerogelul este un izolator termic remarcabil, pentru ca reduce aproape de anulare cele trei cai de transfer ale caldurii, convectia, conductia si radiatia.

Desi, la origine, materialul este hidrofil, prin intermediul unui tratament chimic, el poate fi convertit la hidrofobie; se topeste numai la temperaturi de peste 1200 grade Celsius, are o conductibilitate apropiata de zero si este considerat materialul solid cu cea mai mica densitate posibila, continand aer in proportie de 99,8%. Un centimetru cub din aerogel cantareste 3 miligrame, putin mai mult decat aerul, iar dimensiunea totala a golurilor din interiorul sau este similara cu cea a unui teren de fotbal, aproximativ 7000 metri patrati. Mai mult de atat, un burete de aerogel de numai doua grame poate sustine greutatea unei caramizi de 2.5 kilograme.

Pana acum, inginerii i-au gasit acestui material intrebuintari in izolarea conductelor de petrol, iar cizmarii in confectionarea branturilor pentru incaltaminte. Alpinista britanica Anne Parmenter a escaladat muntele Everest fiind incaltata cu ghete captusite cu un strat subtire de aerogel. Declaratia sa de dupa expeditie a sunat astfel: "Singura problema a fost ca mi-era foarte cald la picioare, ceea ce, de fapt, nu este o problema atunci cand esti alpinist". De asemenea, compania Hugo Boss a testat si ea calitatile aerogelului pentru o linie de geci de iarna, dar acestea au fost rapid retrase din circulatie, deoarece cumparatorii s-au declarat incomodati de faptul ca erau mult prea calduroase.

"Este foarte putin probabil sa se inventeze un material mai usor decat aerogelul, pentru ca nu s-ar putea intari. Moleculele de silicon nu s-ar putea uni intre ele. De asemenea, nu poate fi mai usor decat densitatea aerului, 1,2 miligrame per centimetru cub, pentru ca aerogelul este plin cu aer", a explicat cercetatorul de la NASA. Totusi, pentru ca oamenii de stiinta nu au odiha - pe baza matricei aerogelului, au mai fost create cateva variatiuni, care ii imita in general caracteristicile, dar i le si modifica sau sporesc. Este vorba despre materiale ca: nanogelul, sol gelul, hidrogelul, xerogelul, seagelul sau chalcogelul, si acestea, probabil, promisiuni ale unei vieti mai bune in viitor. Cum va evolua povestea materialului-minune vom vedea in deceniul urmator.