Aerogel Material Padat Paling Ringan di Dunia – Aerogel Lebih Ringan dari Udara

 

Aerogel adalah sejenis busa yang sangat spesial yang99,8% nyaadalah udara.

Aerogel adalah material padat yang memiliki masa jenis rendah yang berasal

dari gel di mana komponen cair dari gel telah diganti dengan gas. Hasilnya

adalah material padat yang memilki densitas yang sangat rendah

denganbeberapasifat yang luar biasa, terutama efektivitasnya sebagai isolator

termal. Aerogels merupakan benda padat, tetapi dapat lebih ringan dari udara.

Meskipun aerogels jarang mereka struktur molekul yang kuat.

Material ini pertama kali ditemukan pada tahun 1930 oleh Samuel Stephens

Kistler, tapi sangat rapuh dan tidak bisa dibentuk. Aerogels secara tradisional

mahal dan sulit untuk memproduksinya. Sekarang tim ilmuwan telah

menemukan cara untuk membuatnya fleksibel sehingga tidak pecah begitu

mudah.

Material ini dijuluki asap beku (Frozen Smoke), asap padat (Solid Smoke) atau

asap biru (Blue Smoke) karena sifat tembus dan mencerai-beraikan cahaya,

namun, ketika disentuh rasanya seperti polystyrene (Styrofoam). Aerogels

memiliki kepadatan terendah dan luas permukaan internal tertinggi dari setiap

material padat yang dikenal, yang membuat mereka menjadi material yang

meiliki kinerja yang sangat tinggi untuk tumbukan, isolasi redaman, akustik dan

termal, struktur pendukung dan kimia permukaan.

Fakta menarik:

1. Penjepit kertas A memiliki massa sekitar 1 gram. 1 gram sampel aerogel

memiliki luas permukaan internal antara 250 dan 3000 m2 per gram

(ketika diproduksi dalam lingkungan tanpa bobot).

2. Densitaspadatan terendah : Bahan buatan manusia paling ringan adalah

Aerogel dengan kepadatan hanya tiga kali kepadatan udara. Namun

aerogels dapat dibuat lebih padat, sampai dengan 0,6 g / cc atau lebih.

3. Porositas tertinggi: Mungkin satu-satunya bahan yang dapat memiliki

lebih dari 95% porositas, dan distribusi ukuran pori yang sangat luas, mulai

dari Angstrom (10^-10 meter) ke mikron (10^-6 meter).

4. Luas permukaan yang sangat tinggi: Untuk beberapa Aerogels, satu ons

dapat memiliki luas permukaan yang sama dengan lapangan sepak bola

(lebih dari 3000 meter persegi per satu gram).

5. Komposisi Serbaguna: Aerogels dapat dibuat dengan berbagai komposisi

kimia.

6. Sifat fungsional dengan desain: Kombinasi dari fitur di atas dapat

menyebabkan Aerogel bahan dengan sifat yang berguna seperti:

adsorbent,

katalis,

isolator,

semikonduktor,

piezoelektrik,

dielektrik,

feroelektrik,

pengendalidifusi,

konduktor listrik,

isolatorlistrik,

dan fitur optik.

7. Dapat menahan (teoritis) 500 sampai 4.000 kali berat yang berlaku

diterapkan.

Jenis Aerogels:

1. Silica:

Aerogel Silika adalah jenis yang paling umum dari Aerogel

dan yang paling luas dipelajari dan digunakan. Ini merupakan

bahan berbasis silika, yang berasal dari silika gel.

Material padat dengan kerapatan terendah di dunia

adalahbusanano silika pada 1 mg/cm3. Kepadatan udara adalah 1,2

mg/cm3.

Aerogel Silika kuat menyerap radiasi inframerah. Hal ini

memungkinkan pembuatan material yang membiarkan cahaya ke

dalam bangunan tapi panas terperangkap untuk pemanas

matahari.

Memiliki sifatisolatortermalyang luar biasa , memiliki

konduktivitas termal yang sangat rendah: dari 0,03 W / m K turun

ke 0,004 W / m K,yang sesuai dengannilai-R 14 sampai 105

untuktebal3,5 inci . Sebagai perbandingan, insulasi dinding khas

adalah 13 untuktebal3,5 inci . Titik leleh adalah 1.473 K (1.200 C

atau 2.192 F).

Aerogel Silika memegang 15 entri dalam Guinness World

Records untuk sifat material, termasuk padat terbaik insulator dan

terendah-density.

 

 

 

1. Karbon:

Aerogels karbon terdiri dari partikel dengan ukuran dalam

rentang nanometer, ikatan kovalen bersama. Mereka memiliki

porositas yang sangat tinggi (lebih dari 50%, dengan diameter pori di

bawah 100 nm) dan daerah permukaan berkisar antara 400-1000 m /

g. Mereka sering dibuat sebagai kertas komposit:kertasnon-woven

yang dibuat dari serat karbon, diresapi dengan resorsinol-

formaldehida Aerogel, dan pyrolyzed.

Tergantung pada kepadatan, aerogels karbon dapat menjadi

konduktor listrik, membuat kertas Aerogel komposit berguna untuk

elektroda pada kapasitor ataudeionisasielektroda. Karena luas

permukaan yang sangat tinggi, aerogels karbon digunakan untuk

membuat kapasitor super, dengan nilai berkisar hingga ribuan farads

berdasarkan kapasitansi 104 F / g dan 77 F / cm .

Aerogels karbon juga sangat “hitam” dalam spektrum inframerah,

mencerminkan hanya 0,3% dari radiasi antara 250 nm dan 14,3 pM,

membuat mereka efisien untuk kolektor energi surya.

Manufaktur:

Aerogels yang dibentuk dengan proses yang dikenal sebagai pengeringan

superkritis, dimana cairan dari dasar gel akan dihilangkan dan diganti dengan

gas, meninggalkan struktur yang solid.Aerogel dibuat dengan mengeringkan

sebuah gel yang terdiri dari silika koloid dalam sebuah lingkungan yang

ekstrem. Ilmuwan mulai dengan alkohol cair seperti ethanol dan mencampurnya

dengan sebuah prekursor silikon alkoksida untuk membentuk sebuah gel silikon

dioksida (gel silika).

Kemudian, melalui sebuah proses yang disebut pengeringan superkritikal,

alkohol disingkirkan dari gel. Biasanya hal ini dilakukan dengan cara menukar

etanol dengan karbon dioksida cair dan kemudian membuat karbon dioksida

berada di atas titik kritis. Hasil akhir menghilangkan seluruh cairan dari gel dan

menggantikannya dengan gas, tanpa membuat struktur gel rusak atau

berkurang volumenya.

 

Produksi komersial dari selimut aerogel dimulai sekitar tahun 2000. Selimut ini

adalah sebuah komposit silica aerogel dan penguatan menggunakan fiber yang

mengubah aerogel yang mudah pecah menjadi sebuah bahan yang “durabel”

dan fleksibel. Sifat mekanika dan termal dari produk ini bervariasi sesuai

dengan pilihan fiber penguatnya, matriks aerogel, dan aditif opasifikasi yang

digunakan dalam komposit.

 

Berikut videoCara Pembuatan Silica Aerogel

 

 

Pengembangan terbaru:

NASA Glenn Research Centre mengembangkan Aerogel polimer yang kuat,

fleksibel, dan tahan lipat, kekusutan, menghancurkan, dan sedang melangkah

pada tahap selanjutnya. Ini adalah salah satu aerogels padatan palingpadat,

memiliki kekuatan spesifik tekan mirip dengan kompositgrafitkelasaerospace,

dan memberikan konduktivitas termal terkecil untuk setiap benda padat.

Aerogels barulebih kuathingga 500 kali daripada silika. sepotong aeoregel

benar-benar dapat mendukung berat mobil.

Aerogels silika akan hancur menjadi bubuk jika ditempatkan di bawah ban

mobil. Seperti yang terlihat di atas, hal yang sama tidak kan terjadi pada

polimer baruaerogels, bahkan jika mobil hanya mobil Smart. Secara

keseluruhan, sifat mekanik yang lebih mirip dengan karet sintetis, Aerogeldari

kelas barumemiliki sifat yang sama (dan konduktivitas termal jauh lebih kecil)

dengan hanya sekitar 10 persen dari berat. Kelas baru aerogels polimer juga

memiliki sifat mekanik unggul. Misalnya silika aerogels dari kepadatan serupa

memiliki ketahanan terhadap batas kompresi dan tarik lebih dari 100 kali lebih

kecil dari aerogels polimer baru. Dan mereka dapat diproduksi dalam bentuk

tipis, sebuah lapisan tipis yang begitu fleksibel untuk berbagai kegunaan

komersial dan industri yang mungkin.

Aplikasi:

Contoh 1:

Pesawat militer danmesinhelikopter menghasilkan banyak panas. Ini berarti

mereka dapat diserang oleh rudal pencari panas. Jika mesin dikelilingi oleh

lapisan Aerogel, maka panas yang keluar lebih sedikit untuk terdeksi rudal.

Contoh 2:

Aerogel juga dapat digunakan untuk menghentikan panas yang hilang dari pipa

air panas. Ketika energipanasyanglolosterbuang, berarti lebih banyak pasokan

energi akan habis. Banyak dari bahan lainnya dapat digunakan untuk

menghentikan panas yang lolos, sehingga Aerogel banyak digunakan untuk hal

tersebut.

Aplikasi lainnya:

1. Tahan api

Oven (reguler, pizza, dll)

panggangan

tungku pembakaran

2. Isolasi (panas atau dingin):

Pada Mobil: pipa udara masuk, mesin, knalpot, manifold

Pakaian – Hanya untuk dingin, tidak hangat, karena akan

menjebak panas tubuh!

Rumah: tungku pembakaran, panggangan, dapur, oven, Panci dan

wajan, Pendingin dan kulkas, Pipa saluran udara, Dinding, Jendela

3. Blacksmith forge

4. Penyerapan air dari bahan

5. Shock absorption

6. isolasi suara

Bagi yang ingin mengetahui lebih jauh tentang material ini, dapat di lihat pada

video perkuliahan “Aerogels: The Materials Science of Empty Space ” yang

disampaikan oleh Dr. Gash and Mr. Dean pada Universitas California TV (UC

TV). Dalam kuliah ini Gash Dr Dean dan Mr Reese menjelaskan dan

menunjukkan struktur, sifat, dan aplikasi canggih dari aerogels, dan bahkan

cara mensintesis material tersebut.