آیروژل

آیروژل( Aerogel ) یک ماده جامد و با دانسیته خیلی خیلی پایین است. که از ژل مشتق می شود.

ژل یک جامد ژلاتین مانند است که می تواند خاصیت آن از سست و ضعیف بودن تا قوی و سخت بودن متفاوت باشد و مصارف آن نیز مختلف است.

کم چگال ترین قطعه طلای جهان/آیروژل طلا که سبکتر از پر است.

آیروژل یکی از عجیب ترین موادی است که تا کنون تولید شده است. این ماده ظاهری نسبتا درخشان و روح مانند دارد. بسیار سبک بوده و به طرز عجیبی مقاوم است و عایقی بسیار خوب برای حرارت محسوب می شود. گاهی اوقات به ایروژل، دود منجمد، دود جامد، هوای جامد یا دود آبی نیز گفته می شود. ایروژل نخستین بار توسط ساموئل استفنز کیستلر در 1931 ساخته شد. او با چارلز لرنت شرط بسته بود که می تواند بدون ایجاد انقباض مایع درون ژله را با هوا جایگزین کند.

در اسطوره های یونان باستان تلاش برای یافتن این ماده بصورت " افسانه پشم طلایی" تجلی یافته، در حالیکه در کتاب مقدس می توان رد این ماده را در داستان مربوط به صندوقچه عهد (که به دستور خدا توسط موسی در صحرای سینا ساخته شد و نهایتا به معبد سلیمان در اورشلیم منتقل شد) جستجو نمود. در بین النهرین باستان نیز از این پودر سفید رنگ یاد شده و نام آن شم-آن-نا یا " سنگ آتش" بوده است، درحالیکه مصریان به آن "مفکات" (mfkzt) می گفتند و اسکندر نیز آنرا با نام "سنگ بهشت" می ستود.

ویژگی منحصربفردش در خصوص عایق گرمایی موجب شد تا مسئولین ناسا آن را برای جلوگیری از یخ زدگی روبات سوئجرنر در شب های مریخ، به کار ببرند. به علاوه این ماده برای جمع آوری مواد سرگردان موجود در فضا بسیار ایده آل است.

در سالهای اخیر، آیروژل از مواد دیگری نظیر آلومینیوم، کروم، قلع و کربن نیز ساخته می شود.

برای اولین بار محققان "لوریس لیورمور" و" لورنس برکلی"، تحقیقاتی دقیق بر ایروژل ها را آغاز کرده و با ایجاد تصاویری سه بعدی از اتم ها درصدد مشخّص كردن استحکام و پتانسیل آنها در کاربردهای جدید برآمدند. آیروژل که با نام دود مایع (liquid smoke) نیز شناخته شده است، یک سلول پلیمری باز با قطر کمتر از 50 نانومتر است. آیروژل یکی از انواع نانوفوم است که برای نسبت استحکام به وزن بالا طراحی شده است. این گونه ساختارهای نانوفوم در زمینه های مختلف، از جمله زمین شناسی، فسفولیپیدها، سلول ها، ساختار استخوان، پلیمرها، مواد ساختاری و به طور کلی در هر جایی که نیاز به سبک بودن و استحکام است، وجود دارند.

از این مواد بلوری متخلخل با حفراتی به اندازة دو تا50 نانومتر، به عنوان کاتالیزور برای سوخت های تمیزتر و پراکندن آب و روغن در سنگ های متخلخل استفاده می شود. ساختار و خصوصیت انتشار نانوفوم ها با استفاده از ساختار آنها مشخص می شود.

آیروژل ها به علت ساختار داخلی پیچیده و اتصالات متقاطع پیچیده داخلی، در بین گونه های مختلف مواد شناخته شده، از بالاترین سطح داخلی به ازای هر گرم، برخوردارند، همچنین آنها بهترین مشخصات عایق های الکتریکی، گرمایی و صوتی را در میان جامدات شناخته شده دارند. مشاهده ساختار درونی ایروژل برای مشخص کردن ساختار در طول های نانومقیاس کار ساده ای نیست، زیرا منفذهای داخلی معمولاً بسیار کوچک هستند و با میکروسکوپ های معمولی و مرسوم دیده نمی شوند، اما محققان لیورمور با برگرداندن طرح پراش پرتو X همدوس، ترتیب شبکه سه بعدی را برای یک قطعه ایروژل در ابعاد میکرون به دست آوردند.

هوایی که در ساختار آیروژل محبوس شده است آن را به عایق بسیار خوبی تبدیل می کند. آیروژل سیلیکون در فشار اتمسفر دارای هدایت حرارتی برابر با 0/03 W/mk است. اگر این ماده را روی شعله مستقیم بگیرید اتفاق خاصی برای آن نمی افتد.

آیروژل گرافنی ترکیبی از دو کلمه بسیار رایج در جهان امروز است و در عمل نیز ماده حیرت انگیزی است. آیروژل گرافن، لقب سبک ترین ترین ماده جهان را دارد. این ماده با استفاده از روش جدیدی تولید می شود که شامل انجماد خشک نانولوله های کربنی است و در نهایت اسفنج کربنی را تولید می کند.

ثقل سنجی حرارتی نشان داد که این ماده در حرارت بالا شروع به بی وزن شدن می نماید تا جایی که حتی می تواند در هوا شناور شود. حتی در شرایط خاصی این پودر سفید طلا می تواند به خاصیت ابر رسانایی برسد و یا در ابعاد دیگر عالم طنین ایجاد نماید.

اثرات در معرض گرد و غبار ایروژل قرار گرفتن:
- احساس خشکی پوست
- تحریک چشم، پوست و دستگاه تنفسی

این اثر منحصر به فرد ایروژل نیست، بلکه با دست زدن به مواد گرد و خاکی سازگار است. هنگامی که به مقدار کافی استنشاق شود، هر گونه گرد و غبار و یا ذرات، اثرات تنفسی ایجاد می کنند. قرار گرفتن بیش از حد در معرض هر نوع گرد و غبار می تواند باعث تحریک پوست یا غشای مخاطی توسط مواد شیمیایی و یا عمل مکانیکی شود.

علاوه بر تمام خواصی که دارد، تولید ایروژل بسیار پر هزینه است و محصولات متنوعی از آن به بازار عرضه نشده است.