La flor permanece intacta debido a la proteccion del aerogel. Imagen de dominio público bajo licencia CC0. Autor: NASA/JPL. Modificaciones por el equipo de @soyciencia.

¡Hola queridos amigos de la comunidad! Luego de unos días de ausencia hemos regresado para traerles nuevos artículos muy interesantes relacionados con temas científicos y tecnológicos. En este nuevo post te contaremos sobre un increíble material llamado aerogel, sus propiedades y fabricación, además hablaremos sobre su uso en la actualidad y posibles usos en el futuro. ¡Te invitamos a leer y disfrutar este post!

Realmente el término aerogel ha sido usado de manera muy amplia para referirse a un conjunto de materiales utilizados desde el inicio de la era espacial en la fabricación de naves y trajes de astronautas, por poseer una serie de propiedades particulares que lo hacen ideal para este propósito. El aerogel se llamó inicialmente humo blanco, debido a su color y textura, muy similar a la de la espuma sintética, sin embargo este material posee una resistencia y solidez similar a la un vidrio, por lo que constituye en la actualidad el material sólido más ligero del planeta.

Como sabemos, los geles son materiales constituidos por una sustancia sólida y una líquida, que en proporciones apropiadas forman una solución estable y de aspecto gelatinoso. Todos los geles comparten propiedades similares con los líquidos, como por ejemplo la densidad, sin embargo la estructura de los geles es mucho más parecida a la un material sólido. En el año 1931, el ingeniero químico Samuel Kistler tuvo la extraña idea de sustituir el líquido que forma parte de los geles por un gas, el resultado de sus experimentos en el laboratorio fue el nacimiento de un nuevo supermaterial llamado aerogel.

Exhibición de trazos de aerogel en una feria científica. Imagen de dominio público bajo licencia CC0. Autor: George Chriss.

En la experiencia de Kistler, posterior al reemplazo del líquido por el gas, se formó una espuma porosa que poseía una alta conectividad, como resultado del secado supercrítico al que fue sometido el material (ver figura 1). Actualmente se sabe que esta espuma de trata en realidad de una red de nanoestructuras ramificadas e interconectadas, que contienen en su interior un 99.99% de gas, con una porosidad superior al 50%.

Planteamiento teórico en la elaboración del aerogel. Imagen diseñada por el equipo de @soyciencia.

En términos coloquiales, el aerogel es en realidad un montón de burbujas, que en conjunto forman una estructura sólida similar a la gelatina. En su fabricación estas burbujas se llenan inicialmente con un líquido, y luego con un gas.

El aerogel es el material sólido con la menor densidad, por lo que es extremadamente ligero. En la actualidad se fabrican aerogeles que solo pesan 3 veces más que el aire que respiramos.

Posee una gran resistencia a las altas y bajas temperaturas, además de ser un excelente aislante acústico. Es 40 veces más resistente que la fibra de vidrio, por lo que se ha usado como aislante térmico a nivel industrial, como también en ventanas residenciales, con el fin de evitar la pérdida de calor en el invierno, de hecho es tan resistente que puede soportar una llama sin quemarse o dañarse.

El aerogel es un material ultraresistente, siendo capaz de soportar unas 1000 veces su propio peso, sin embargo tiene una muy baja resistencia mecánica, por lo que un golpe o caída lo rompería de inmediato debido a su delicada fragilidad.

El peso de un ladrillo puede ser soportado por una lámina de aerogel de 2 gramos. Imagen de dominio público bajo licencia CC0. Autor: NASA/JPL-Caltech.

Posee el más bajo índice de refracción en un sólido, por lo que a diferencia de los cristales, los objetos no se distorsionan al verlos a través del aerogel, además permite el paso de radiación solar, impidiendo la salida de calor.

Tiene una gran capacidad para absorber líquidos, pudiendo absorber cerca de 900 veces su peso en líquidos, por lo que se ha usado en el tratamiento de derrames petroleros en el mar.

Actualmente se utiliza como material en la fabricación de chalecos a prueba de balas, con un tipo especial de gel a base de titanio, que pese a su grosor de 2 milímetros, es capaz de detener una bala. También se ha probado en la elaboración de cubiertas antibombas, y en vehículos de uso militar. Imagen de dominio público bajo licencia CC0 V4. Autor: Vitaly V. Kuzmin.

Se utiliza en la recolección de residuos tóxicos, como por ejemplo en derrames de petróleo o combustible en el mar, y otras sustancias peligrosas como el mercurio o el plomo. Imagen de dominio público bajo licencia CC0. Autor: Patrick Kelley.

Se ha utilizado en la fabricación de tanques de combustible de naves espaciales, así como también en placas de revestimiento aislantes. Imagen de dominio público bajo licencia CC0. Autor: NASA/JPL.

En el futuro se espera poder utilizar este supermaterial en la fabricación de tintas de impresoras, utensilios desechables biodegradables, prendas de vestir entre otras aplicaciones. Imagen de dominio público bajo licencia CC0. Autor: Scott Bauer.