«Fumul înghețat»: Aerogelul de grafen, cel mai ușor material din lume
Creat la Universitatea Zhejiang din China, aerogelul de grafen este atât de ușor, încât puful unei păpădii rămâne nemișcat sub presiunea unui cub de „fum înghețat” cu latura de 15 centimetri. Aerogelul este un material poros, sintetic, ultraușor derivat dintr-un gel. Rezultatul este un solid cu densitate extrem de mică și conductivitate termică scăzută.
Precursorul aerogelului a fost descoperit în 1931 de omul de știință american Steven Kistler, care a folosit dioxid de siliciu pentru a produce un material pe care l-a numit „fum înghețat”.
Pe baza acestor cercetări, în 2013, oamenii de știință din China au creat cel mai ușor material din lume: un aerogel de grafen care este cu 12% mai ușor decât aerografitul, titularul de până atunci al acestui record mondial.
Este greu de conceptualizat cât de ușor este acest material. Ca să înțelegem ce înseamnă „fumul înghețat”, ar fi mai ușor să ne imaginăm un cub cu latura de un metru care cântărește doar 160 de grame. Aerogelul de grafen este atât de ușor, încât un cub cu muchia de 15-16 centimetri poate fi susținut fără probleme de o frunză de iarbă, de stamina unei flori sau de puful semințelor unei păpădii.
Majoritatea aerogelurilor sunt produse folosind un proces de deshidratare. Unele aerogeluri, însă, sunt produse utilizând metoda șablonului. Prin aceasta (folosită la aerografit), aerogelul este creat prin dispunerea carbonului pe o rețea (șablon) de cristale de oxid de zinc. Apoi, acest oxid este îndepărtat în cuptor, la temperatură mare, lăsând în urmă doar aerogelul de carbon.
Pentru a crea aerogelul de grafen, cercetătorii de la Universitatea Zhejiang folosesc o metodă de uscare la rece. Practic, creează o soluție de grafen și nanotuburi de carbon, o toarnă într-o matriță și apoi o usucă prin congelare. Uscarea prin congelare deshidratează soluția, lăsând straturi de grafen cu un singur atom, susținute de nanotuburi de carbon.
Cercetătorii spun că nu există limite în ceea ce privește dimensiunea recipientului. Un metru cub de aerogel de grafen se produce la fel de ușor precum un centimetru cub. Rezultatul final este un aerogel care cântărește doar 0,16 miligrame pe centimetru cub și are o elasticitate și o absorbție ieșite din comun.
Aerogelul de grafen poate reveni ușor la forma inițială după o compresie de peste 90% și poate absorbi până la 900 de ori greutatea proprie atunci când este scufundat în ulei, cu o rată de 68,8 grame pe secundă.
Cu aceste două caracteristici, materialul poate fi folosit pentru a curăța scurgerile de petrol, de exemplu. După ce este recuperat din apă, aerogelul poate fi stors și aruncat înapoi în ocean pentru a curăța mai mult petrol.
Dincolo de filtrare, aerogelul de grafen poate fi folosit ca izolație sau – datorită faptului că este un bun conductor electric – ar putea permite crearea de baterii mai ușoare, care să stocheze mai multă energie.
Citiți și:
Savanţii au descoperit o nouă fază a materiei: cristalele de timp
yogaesoteric
21 noiembrie 2020
Also available in:
Français