Aerogel macht seinen Weg in alle Arten von neuen Anwendungen
Aerogel ist ungefähr so perfekt ein Widerspruch, wie man sich vorstellen kann.
Es hält den Rekord als die leichteste soliden jemals geschaffen wird, noch ist robust genug, um das Gewicht eines Autos zu unterstützen oder das Vakuum des Weltraums überleben.
Aufgrund dieser scheinbar magischen Eigenschaften haben die Forscher das Material in Kondensatoren, Laser gewebt, Raumschiff, und Atomwaffen.
Ohne Samuel Stephens Kistler zufällige Entdeckung von Aerogel in den frühen 1900er Jahren, jedoch könnten wir noch über die Existenz dieser unglaublichen, wolkenartige Substanz träumen.
Hier ist, was Aerogel ist, woher es kam, und wie es immer mehr Arbeit seinen Weg in den Alltag.
Ein starker noch spröder Feststoff
Menschen beschreiben oft Aerogel als wie Styropor Gefühl oder dass flockig, grün Schaum, der für gefälschte Pflanzen als Einbettungs dient. Das ist, weil die Aerogel-interne schwammartige Struktur; das Material ist so dehydriert, dass es etwa 99% Luft ist.
Trotz dieser Fragilität ist Aerogel sehr stark. Es kann bis zu 4000-fache seines Gewichts unterstützen.
Wissenschaftler haben Rezepte erstellt für mehr als ein Dutzend verschiedene Arten von Aerogel, aber sie alle teilen ein ähnliches Verfahren: Chemikalien mischen, lassen Sie sie in ein nasses Gel absetzen, und dann die gesamte Flüssigkeit abzusaugen. (Sie können Aerogels selbst machen, wenn Sie geduldig sind, bestimmt, und haben etwa über etwa $ 1.000 Sitzen.)
Es ist eigentlich ein ziemlich komplexer Prozess und Material, so dass es von Aerogel ähnlich wie Jell-O denken hilft.
Das Gelatinepulver in Jell-O bildet eine flexible, flüssige Lösung, wenn sie mit warmem Wasser gemischt. Wie es abkühlt, setzt die flüssige Lösung in der Form, die durch ein steifes, verschlungenes Netzwerk bilden. Unter einem starken Mikroskop sieht es aus wie ein widerspenstiger Knäuel. Aber wenn Sie den Satz Jell-O erhitzen, würde es austrocknen und Sie würden noch einmal mit einem Klumpen von Jell-O-Pulver gelassen werden.
Aerogel, auf der anderen Seite, ist nicht aus Gelatine hergestellt, sondern aus einer Vielzahl von Substanzen. in Abhängigkeit von seiner beabsichtigten Verwendung.
Chemiker am häufigsten machen es aus aus Silica - das häufigste Mineral in der Erdkruste. Im Gegensatz zu dem Prozess der einfaches Belassen Jell-O setzen sie jedoch Zyklus wet Aerogel durch mehrere Phasen des Kühlens und Erhitzen unter Druck, die die Form Silica-Netzwerk selbst nach dem vollständigen Austrocknen beibehält.
Das resultierende Aerogel ist fast vollständig Luft, es die leichteste solide machen wir kennen. Und weil Luft ziemlich schrecklich ist Wärme leitend, so ist Aerogel.
Es kann zarte Blüten von reißenden Flammen schützen.
... Und leicht schmelzbaren Hershey Kisses.
Eine zufällige Entdeckung
Die Details Kistler Entdeckung dieses unglaubliche Material umgeben, sind enttäuschend trübe. In der Tat, niemand weiß genau, wann oder wo die Offenbarung geschah. Wir wissen auch nicht, wenn Kistler den Begriff „Aerogel“ geprägt oder plünderten den Namen von jemand anderem. (Es ist auch schwer, ein gutes Foto von Kistler zu finden.)
In den frühen 1940er Jahren unterzeichneten Kistler einen Vertrag mit Monsanto Company - heute ein landwirtschaftlichen Unternehmen bekannt für die Entwicklung und gentechnisch veränderte Pflanzen zu verkaufen.
Ein Monsanto-Anlage in Massachusetts hergestellt, um die erste Basis von Siliciumdioxid-Aerogel-Produkte, die unter den Handelsnamen Santocel, Santocel-C, Santocel-54 und Santocel-Z. Ihre erste Anwendung: ein leichtes Verdickungsmittel für Farben, Make-up und Napalm. Aerogel sogar seinen Weg in Zigarettenfilter und Gefrierschrank Isolierung.
Ein 1951 Monsanto Jahresbericht rühmte seine außergewöhnlichen Anwendungen:
Signifikante und ungewöhnliche Anwendungen für Santocel, außerhalb der Mattierung und Isolierung Felder wurden für zivile und militärische Zwecke entwickelt. Darunter befanden sich das Landwirtschaftsministerium die Genehmigung von Santocel als Verdickungsmittel für screwworm Salben für Schafe und seine Verwendung als Verdickungsmittel in das Gelee der feurigen Napalmbombe. Santocel hat auch ein wesentlicher Bestandteil bei der Herstellung von Siliconkautschuk werden.
Dies würde den Weg für Aerogel helle Zukunft ebnen.
Um Platz und darüber hinaus
Als Kistler Ruhestand näherte, er selbst veröffentlichte eine Sammlung von Schriften über die nicht-wissenschaftliche Themen genannt „Erinnerungsstücke.“
In einem Auszug aus dem Jahr 1955, schrieb er: „Wir sind endliche Wesen in der Mitte eines unendlichen Universums. So weit wie wir wahrnehmen können, Raum in alle Richtungen grenzenlos ist. Je weiter wir in die Struktur der Materie untersuchen. Je mehr wir entdecken dass in Generationen kommen tragen, basieren auf den täglichen Aktivitäten der Menschen haben.“
Seine Gedanken über Raum erwies sich als geeignet zu sein, denn in den späten 90er Jahren, NASA-Wissenschaftler der Basis von Siliciumdioxid Aerogel auf einem massiven, Tennisschläger förmigen Kollektor ausgebildet, die außerhalb seines Raumsonde Stardust saß unberührten Stück des Kindes Sonnensystem zu sammeln.
Während Stardust-Mission der NASA. Aerogel erwies sich als wesentlich fragiler Teilchenfragmente hinter dem Kometen Wild 2 Hinter.
Es war die perfekte Wahl, weil das verschlungene Struktur des Materials als mikroskopisch kleinen Baseball-Handschuhe gehandelt zu erfassen schnell bewegenden Kometen Teilchen ohne sie zu beschädigen. Es ist relativ Transparenz auch Wissenschaftlern auf der Erde leicht geholfen finden und den Kometenstaub zur Analyse extrahieren.
Heute ist die Welt in der heutigen Produkte Vorteil seiner vielen Eigenschaften für den Einsatz unter. Es Linien der Wände von Gebäuden in Form von Isolation. Kleidung Unternehmen nutzen es superleichte und warme Skijacken zu schaffen. Es ist sogar in einigen Tennisschläger.
Dann gibt es auf Polymerbasis Aerogele, die aus Kunststoff im Wesentlichen hergestellt sind und eine ausgezeichnete Isolatoren für Kühlschränke und Kleidung machen. Sie sind robuster als die flockige Basis von Siliciumdioxid-Aerogele, aber nur als Licht.
„Wir haben viele Eigenschaften dieser Materialien gezeigt und sie sind jetzt nützlich, aber wir können nur Dinge im Pilotmaßstab oder weniger machen“, sagte Meador Tech Insider. „Da immer mehr Produkte online kommen, denke ich, dass sie das Potenzial haben, um das Feld zu revolutionieren.“