Buzz
(Tổ Quốc) - Aerogel còn được biết đến là loại vật liệu nhẹ nhất trên thế giới do con người tạo ra.
Aerogel là một loại vật liệu siêu nhẹ và xốp tổng hợp được tạo ra bằng cách thay thế thành phần lỏng của gel bằng khí, với cấu trúc gel vẫn được giữ nguyên. Vì vẻ ngoài đặc biệt, vật liệu này còn được gọi là 'khói đông lạnh' hoặc 'đám mây rắn'.
Các nhà khoa học đã đưa ra hơn một chục công thức để chế tạo aerogel, từ những công thức làm từ silica giống như polystyrene giãn nở dễ vỡ khi chạm vào, đến một số aerogel dựa trên polymer giống như bọt cứng. Mặc dù vậy, tất cả các loại gel siêu nhẹ này đều có quy trình chung: trộn các hóa chất lại với nhau, để chúng lắng xuống thành một loại gel ướt, rồi hút hết chất lỏng bên trong. Kết quả là tạo ra một chất có tỷ trọng cực thấp với 99% là không khí.
Một số loại aerogel rất nổi bật về độ nhẹ. Graphene Airgel, vật liệu nhẹ nhất thế giới, chỉ nặng 0,16 miligam trên centimet khối. Gần đây, nó đã thay thế aerographite, một loại aerogel siêu nhẹ khác đã được các nhà khoa học Đức nghiên cứu và nặng 0,2 miligam trên centimet khối. Các aerogel này có khả năng hút dầu tuyệt vời và do đó rất hữu ích khi làm sạch các vết dầu loang.
Peter Tsou với một mẫu aerogel tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực, Viện Công nghệ California. Nghiên cứu của tiến sĩ Tsou đã tập trung vào việc sử dụng aerogel để khám phá không gian.
Để tạo ra một aerogel, thành phần chất lỏng của gel được loại bỏ thông qua quá trình làm khô siêu tới hạn hoặc làm khô đông lạnh, cho phép chất lỏng được làm khô từ từ mà không làm cho chất nền rắn trong gel sụp đổ do tác động của mao dẫn, như bay hơi thông thường.
Aerogel đầu tiên được tạo ra từ gel silica, với ví dụ đầu tiên được ghi lại bởi Samuel Stephens Kistler vào năm 1931.
Sự ra đời của Aerogel bắt đầu từ một câu chuyện được kể vào cuối những năm 1920, khi Samuel Kistler (1900-1975), một nhà hóa học người Mỹ, đã đặt một mục tiêu với đồng nghiệp của mình, Charles Learned, rằng 'một loại gel không phải lỏng tồn tại'. Tất cả đều không tin vào điều ông nói. Vì gel truyền thống được biết đến chủ yếu với tính chất lỏng của nó.
Với sự kiên trì và quyết tâm, sau nhiều thử nghiệm và nỗ lực, Kistler cuối cùng đã tạo ra một loại gel trong trạng thái không gian (không phải trạng thái lỏng), một loại gel hoàn toàn mới mẻ, mà trước đó chưa ai tưởng tượng đến. Ông trở thành người đầu tiên chuyển trạng thái lỏng của gel thành trạng thái không gian, và đặt cho nó cái tên là 'Aerogel'. Năm 1931, ông công bố phát hiện của mình trong bài báo 'Coherent Expanded Aerogels and Jellies', được xuất bản trên tạp chí khoa học Nature.
Aerogel tạo ra khả năng cách điện tuyệt vời vì chúng gần như loại bỏ hai trong ba phương pháp truyền nhiệt - dẫn (do chúng chủ yếu bao gồm các chất khí cách nhiệt, không dẫn nhiệt tốt) và đối lưu (cấu trúc vi mô ngăn chặn sự di chuyển của khí chảy). Aerogel thậm chí có thể có khả năng dẫn nhiệt thấp hơn cả của chất khí mà nó chứa - một hiện tượng được gọi là hiệu ứng Knudsen.
Tham khảo: Earthlymission; Nature; NASA
