O aerogel é um material sintético sólido e poroso derivado de um gel, no qual o componente líquido do gel é substituído por gás. O resultado é um sólido de baixíssima densidade e condutividade termal. Devido às suas propriedades, ele também é chamado de "fumaça congelada", "ar sólido" ou "fumaça azul", principalmente devido à sua natureza transluzente e a forma como a luz se espalha pelo material, apesar de se assemelhar ao poliestireno expandido (isopor) quando tocado.
Esse material foi criado pela primeira vez por Samuel Stephens Kistler, em 1931, como resultado de um desafio com um amigo para ver quem conseguiria substituir o líquido das geleias por gás, sem causar contração ou qualquer diminuição que fosse. O aerogel é produzido por extração do componente líquido de um gel, através de uma secagem supercrítica. Isso permite que o líquido seja secado lentamente, sem causar o colapso na matriz sólida do gel, como aconteceria com o processo de evaporação convencional. Os primeiros aerogéis foram produzidos a partir de gel de sílica. Os últimos projetos de Kistler foram baseados em alumina, óxido de cromo e dióxido de estanho. Aerogéis de carbono foram desenvolvidos no final dos anos 1980.
Apesar de seu nome, o aerogel é um material perfeitamente sólido, rígido e seco que não se assemelha de jeito algum a um gel em suas propriedades físicas; o nome vem do fato de que eles são feitos de gel. Pressionando suavemente um aerogel normalmente não deixa uma marca sequer, mas uma pressão mais forte resultará numa depressão permanente. Pressionar o material com força extrema causará um colapso na sua estrutura, fazendo com que quebre como vidro, que é uma propriedade conhecida como friabilidade, embora os modelos mais modernos não sofram com isso. Apesar da sua grande potencialidade de quebrar, o aerogel é muito forte estruturalmente. A sua capacidade de carga é impressionante devido à microestrutura dendrítica, em que partículas esféricas são fundidas em aglomerados. Estes conjuntos formam uma estrutura tridimensional altamente porosa de cadeias quase fractais. O tamanho médio e a densidade dos poros pode ser controlado durante o processo de fabricação.
Os aerogéis são ótimos isolantes térmicos, por serem capazes de anular totalmente duas das três formas de transferência de calor (por convecção e condução), sendo incapaz de isolar apenas a radiação. Eles são bons isolantes porque são constituídos quase que inteiramente por gás, e os gases são muito ruins em condução de calor. O aerogel de sílica é particularmente bom porque a sílica também é um mau condutor de calor (um aerogel metálico é, por outro lado, menos eficaz). Eles são bons inibidores de convecção, pois o ar fica incapaz de circular por suas grades. Os aerogéis não são capazes de isolar a radiação, pois a radiação infravermelha, capaz de transferir calor, consegue passar através da sua estrutura.
Assista ao vídeo abaixo, para ver algumas de suas propriedades:
Devido à sua natureza higroscópica, o aerogel fica extremamente seco, e atuando como um forte absorvedor de umidade. Pessoas que manuseiam o aerogel por períodos prolongados de tempo devem usar luvas para evitar o aparecimento de manchas na pele. A suave cor azul que tem é devido à Dispersão de Rayleigh dos comprimentos de onda mais curtos de luz visível pela estrutura dendrítica. Isso faz com que ele apareça azul esfumaçado quando colocado sobre fundos mais escuros.
Há várias aplicações nas quais os aerogéis podem ser usados:
Comercialmente, os aerogéis são usados em forma granular para adicionar isolamento para claraboias.
O aerogel de sílica transparente é muito adequado como um material de isolamento térmico para janelas, limitando significativamente as perdas térmicas de edifícios. Mas para isso, ele deve ser fabricado de uma forma particular para diminuir os afeitos da Dispersão de Rayleigh.
Sua área de superfície elevada pode ser usada em muitas aplicações, tais como adsorção química para limpeza de derramamentos. Essa propriedade também lhe confere grande potencial como catalisador ou como suporte da catálise.
Partículas de aerogel também são usadas como agentes espessantes em algumas tintas e cosméticos.
Os aerogéis baseados em sílica não são conhecidos pelos seus efeitos cancerígenos ou tóxicos. No entanto, eles podem causar uma irritação mecânica aos olhos, pele, sistema respiratório e digestivo. Pequenas partículas de sílica podem potencialmente causar silicose quando inalado. Eles também podem induzir à secura da pele, dos olhos e das membranas mucosas. Portanto, recomenda-se o uso de equipamentos de proteção, incluindo proteção respiratória, luvas e óculos sempre que se lidar com o aerogel.
Fontes:
http://www.cabot-corp.com/aerogel
http://www.tecmundo.com.br/curiosidade/11504-aerogel-material-leve-como-o-ar-e-forte-como-o-aco.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Aerogel
Foto: http://stardust.jpl.nasa.gov/tech/aerogel.html
Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/materiais/aerogel/