AEROGELUL

Pentru omul obisnuit tehnologia se rezuma adesea la dezvoltarea domeniilor de tipul

informaticii, al comunicatiilor, al medicinei, al bioingineriei sau al energiilor alternative.

O ramura tehnologica extrem de importanta, insa, si care a atras de ceva timp atentia

cercetatorilor, este si industria materialelor, taram al unor descoperiri nu tocmai frecvente, dar esentiale in virtutea

progresului general.

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.

Savantii sunt preocupati de realizarea unui nou material, denumit aerogel, sau “fum inghetat”, despre care cred ca va revolutioana mersul multor domenii de activitate.

Aerogelul a fost inventat de chimistul american Steven Kistler, în 1931, în încercarea de a înlocui lichidul dintr-un jeleu, cu un gaz, fără a modifica proporțiile inițiale ale gelului.

Kistler a încălzit jeleul, a evaporat apa și celelalte componente lichide din structura sa și a introdus în locul lor methanol. A inventat astfel un precursor al actualului aerogel, un soi de fum înghețat, ultraușor și foarte rezistent în raport cu densitatea sa.

Totuși, din pricina costurilor foarte ridicate necesare producerii acestui material, nimeni nu a fost atras de inovație, iar reușita a fost data uitării pentru mai multe decenii.

Ce este un AEROGEL?

Un aerogel este un produs solid poros format aproape în întregime de gaz (aer) cu o structura foarte fina de material solid într-o formă sferică.

Aerogelul este materialul artificial cu cea mai mică densitate.

Este obținut dintr-un gel în structura căruia apa a fost înlocuita cu un gaz.

Este un material cu densitate foarte mică (de 800 de ori mai mica decat a unei bucati de sticla cu aceleasi dimensiuni), cu proprietăți exceptionale de termoizolare.

Aerogelul constituie o izolatie termica buna, deoarece aproape neutralizeaza cele trei metode de transfer de caldura: convectia, conductia si radiatia.

Datorita naturii sale higroscopice, aerogelul este un material extrem de uscat si netratat chimic este hidrofil, de aceea manevrarea lui este recomandat sa fie facuta cu masuri de protectie a mainilor.

Totusi, prin tratare chimica poate deveni un material hidrofob, iar daca tratarea se face la interiorul materialului acesta devine mai putin susceptibil degradarii

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 centrimetru cub din aerogel cantareste 3 miligrame iar dimensiunea totala a golurilor din interiorul sau este similara cu cea a unui teren de fotbal.

In plus, un burete de aerogel de numai 2 grame poate sustine greutatea unei caramizi de 2.5 kg.

De asemeni este un bun conductor electric și este capabil săînmagazineze energie solară precum celulele fotovoltaice.

Abilităţile sale impresionante portante se datorează microstructurii dendritice, în care particulele sferice de mărime medie 2-5 nm sunt topite împreună în grupuri. Aceste grupuri formează o structură tridimensională foarte poroase de lanţuri aproape fractal, cu pori doar sub 100 nm.

Datorita naturii sale higroscopice, aerogelul se simte uscat si actioneaza ca un desicant puternic. Persoanele care manipulează aerogelul pentru perioade lungi de timp trebuie să poarte mănuşi pentru a preveni apariţia de pete uscate pe pielea lor.

Aerogelurile cu interioarele hidrofobe sunt mai putin sensibile la degradare decât aerogelurile cu doar un strat hidrofob exterior. Tratamentul hidrofobic facilitează prelucrarea deoarece permite utilizarea unui cutter cu jet de apă.

Specialiștii consideră că potențialul materialului este aproape nelimitat, fiind de părere că s-ar putea găsi aplicații ale acestuia în majoritatea domeniilor și activităților umane.

UTILIZARI

Pentru că absoarbe complet radiațiile infrarosii, el va permite construirea unor clădiri sau incinte care să permita accesul luminii solare în interiorul lor, fără a tolera însă și schimbările termice.

Inserarea unui strat de aerogel în pereții exteriori ai caselor și in compozitia geamurilor ferestrelor, ne va scăpa atât de căldura toridă a verii și de frigul sezonului rece, cât și de aparatura electrocasnică mare consumatoare de energie electrică, asa cum sunt toate aparatele de aer condiționat.

Diferente de pierdere de caldura: -casa din fata - izolata cu aerogel-casa din spate - izolata cu materiale obisnuite

In domeniul constructiilor, aerogelul se gaseste sub forma de granule si placi flexibile (paturi).

Particule Aerogel, sau granule, sunt deosebit de utile în aplicaţii vrac. Granule Nanogel pot fi, de asemenea, adăugate la tencuieli şi alte sisteme de acoperire pentru a oferi izolare termica.

Se livreaza 20 litri granule opac aerogel cu o granulaţie de până la 4 mm. Granulele aerogel sunt compuse din mici structuri sferice nano de dioxid de siliciu.

Urmările dezastruase ale unor deversări accidentale de produse petroliere în apele mărilor și oceanelor ar putea fi cu success anulate, prin exploatarea uriașei capacități a aerogelului de a absoarbe metale grele, de tipul mercurului, din mediul acvatic.

Particule de aerogel răspândite pe râuri și lacuri ar avea capacitatea de a atrage metalele grele din ape și, deci, de a curăța mediul.

NASA folosește deja aerogelul pentru izolarea termică a costumelor astronauților, un strat de 18 mm din material asigurând protecția împotriva frigului la temperaturi de până la minus 150 grade Celsius. De aseemenea, NASA foloseste acest material pentru a colecta praful cosmic cu aparatul numit Stardust.

Dacă inginerii s-au gândit să întrebuințeze acest material în izolarea conductelor de petrol și cizmarii în confecționarea branturilor pentru încălțăminte, alpinista britanică Anne Parmenter a escaladat muntele Everest fiind încălțată cu ghete căptușite cu un strat subțire de aerogel; declarația sa de după expeditie a fost: “singura problemă a fost că îmi era foarte cald la picioare, ceea ce, de fapt, nu este o problemă atunci cand esti alpinist”.

De asemenea, designerul Hugo Boss a testat calitățile aerogelului pentru o linie de geci de iarnă, dar acestea au fost rapid retrase din circulație, deoarece cumpărătorii s-au declarat incomodați de faptul că erau mult prea călduroase.

In anii 1980, compania germana BASF, in colaborare cu BMW a produs izolatie pentru torpedo-ul automobilelor, pentru a mentine la temperatura constanta diverse alimente sau bauturi.

Firme care produc materiale pe baza de

aerogel

ThermaBlok ® este un aerogel flexibil / material compozit fibra.Este instalat direct la marginile de pastile, în elaborarea de perete, înainte de instalarea de gips carton.

ThermaBlok (SUA – in colaborare cu NASA)

Beneficiile de performanţă a produselor aerogel Cabot în izolare pentru construcţii includ:

Conductivitate Ultra-termică scăzută - cât mai scăzut de 15 mW / mK (R-9.6 per inch)

Hidrofob - respinge apaNecombustibilExcelent izolator acusticDurabil în timp

Cabot (SUA)-placi flexibile

Aceste unităţi oferă:Maximizarea iluminatului naturalReducerea semnificativă a pierderilor de

calduraSpectru complet de lumină difuzăRezistenta completa la apaDurabilitate impresionantă

Cabot (SUA)-geamuri

Proprietati:

Conductivitate termică: 0.013 W / mK Grad de comportare la incendiu: B1 DIN 4102-1 Rezistenta la vapori de apă: 5.5 μ Densitate: 142 kg / m³ Rezistenta la compresiune: 70 kPa Rezistenţa la temperatură: -200 ° C până la +200 ° C Culoare: albRezistenta la apa: foarte bunaPret: Placa aerogel (140x200x10mm) – 5,95 EUR

Placi flexibile de aerogel produse in Germania

Proprietăţi:Grosime 10 mmCuloare: GriHidrofob: DaPermeabilitate la vapori: DaDensitate: 0.18 g / cm ³Temperatura maxima de utilizare: 650 ° CTemperatura minima de utilizare: -40 ° CGradul de rezistenta la incendii: A2, conform EN

13501-1Pret: Placa aerogel (1000x1450x10mm) – 165 EUR

Placi flexibile de aerogel produse in Germania (rezistente

la temperaturi inalte)

Un strat de numai 8 mm poate asigura supraviețuirea în fața exploziei a unui kilogram de dinamita și a unui șoc termic ce degajează o căldură de peste 1000 grade Celsius.

Procesat prin metode speciale, aerogelul poate fi utilizat și pentru desalinizarea apei de mare.

Este un bun conductor de electricitate.

Este capabil să înmagazineze energie solară precum celulele fotovoltaice.

STIATI CA?

Un centrimetru cub din aerogel cantareste 3 miligrame, putin mai mult decat aerul, iar dimensiunea totala a golurilor din interiorul sau este de aproximativ 7000 metri patrati.

Un burete de aerogel de numai 2 grame poate sustine greutatea unei caramizi de 2.5 kg.

www.innomats.dewww.aerogel.comwww.aerogel.orgwww.cabot-corp.comwww.nanopore.comwww.thermablok.comwww.lowenergyhouse.com/aerogel-insulation.

html

Bibliografie

Universitatea Tehnica “Gh. Asachi” IasiFacultatea de Constructii si InstalatiiSpecializarea: Inginerie civila in limba englezaAnul: I

Proiect realizat de:

Prof. coordonator: ing. Danut BaborStudenti: Mihalache Alina Pavel Florin

Ambrosie Marian-Stefan Balanovici Andrei