Un aerogel es un material. Es una espuma sólida de célula abierta, porosa, que consiste en una red de nanoestructuras interconectadas.
Los materiales de partida para los aerogeles son en su mayoría silicatos, es decir. compuestos de silicio y oxígeno con uno o más metales. Aquí se utilizan principalmente silicatos alcalinos. Se trata de compuestos con un elemento del primer grupo principal de la tabla periódica, los llamados metales alcalinos. Los aerogeles también pueden producirse a partir de óxidos metálicos o compuestos de carbono.
Durante la producción mediante silicatos alcalinos, se forman moléculas de ácido silícico en una solución alcohólica acuosa. Estos se entrecruzan al separar el agua y así forman una red llena de agua y alcohol, un llamado gel. Un proceso especial de secado a alta presión y alta temperatura elimina el líquido del gel sin reducir su volumen. Se forma un cuerpo sólido altamente poroso de dióxido de silicio con nanoporos estables, el aerogel. La porosidad de los aerogeles es superior al 90 por ciento, en ocasiones incluso superior al 99 por ciento.
Las alternativas al uso de los silicatos alcalinos son los compuestos orgánicos de silicio-carbono, por ejemplo, el tetraetilortosilicato, que se convierten en gel en una solución alcohólica acuosa. Este proceso puede acelerarse añadiendo ácidos o bases.
El tamaño de los poros de los aerogeles de silicato está en el rango de 2 a 50 nm, la superficie interior es de unos 600 m2/g, pero también puede ser considerablemente mayor.
Los aerogeles sonmuy ligeros con una densidad de 70 a 300 kg/m3 y tienen una baja conductividad térmica de alrededor de 0,014 a 0,021 W/(mK). También tienen una baja velocidad de sonido y una alta transmisión de luz.
Los aerogeles se utilizan para el aislamiento térmico, el aislamiento acústico o la protección contra el fuego. Especialmente por su baja conductividad térmica, los aerogeles son muy adecuados para el aislamiento térmico. En este sentido, son superiores a otros materialesaislantes, como el poliestireno , la lana de vidrio , el lino , el corcho o el vidrio espumoso. Los aerogeles se utilizan en forma de tablas o esteras aislantes, así como gránulos para el aislamiento por soplado . También los nuevos desarrollos de yeso especial tratan de utilizar las buenas propiedades aislantes de los aerogeles. Sin embargo, al procesar los aerogeles, hay que tener en cuenta que pueden producirse fuertes emisiones de polvo.
A menudo, los aerogeles también se utilizan como material para los filtros. Además, existe la posibilidad de almacenar moléculas, proteínas o células biológicamente activas.
Nanogel
aerogel