INTRODUCCION La nanotecnología es hoy en día lo que está marcando el desarrollo de la humanidad esta se refiere básicamente al trabajo a nivel microscópico, es decir la utilización de la moléculas y átomos para la creación de materiales asombrosos, esta rama de las ciencias aplicadas ha permitido a la humanidad y de seguro seguirá permitiendo mejorar la calidad de vida pues aún faltan mucho que desarrollar y que descubrir, actualmente muchos países invierten en la nanotecnología y es así como se ha llegado a descubrir un etraordinario material conocido como el aerogel Los aerogeles son materiales descubiertos en !"#$ por %amuel %tephens &istler, como resultado de una apuesta entre él y 'harles Learned, el reto era sobre quién podría reemplazar el líquido de un tarro de mermelada por gas sin que el volumen de este disminuyera( )l primer resultado que se obtuvo fue el gel de sílice( *asaron muchos a+os para que se pudieran hacer eperimentos con este asombroso material debido principalmente a la difícil obtención y costos del mismo, sin embargo hace algunos a+os la humanidad ha visto como el desarrollo de este material puede ser la solución a muchos problemas que la agobian desde la contaminación ambiental hasta imposición de una nueva moda )n el presente informe vamos a tratar de un material poco conocido en mundo, como lo es el -erogel. un material de muy poca densidad, capaz de soportar !$$$ veces su peso usado, tiene muy poca conductividad térmica térmica por lo que es usado mayormente como aislante( aislante( /amos a definir definir que es el -erogel, vamos a definir sus características, propiedades, usos, clases, etc(
OBJETIVOS
0efinir y estudiar -erogel.( )studiar las diferentes variantes de aerogel eistentes( 0efinir sus diferentes usos 0efinir sus principales características(
AEROGEL Los geles son sólidos porosos formados por una red sólida tridimensional interconectada la cual se encuentra epandida dentro de una fase líquida( )stos materiales se pueden clasificar según su solvente( %i el líquido que se encuentra en mayor proporción es agua el gel correspondiente es un hidrogel( -simismo, si el medio líquido está compuesto por alcohol entonces el gel se denomina alcogel( 1inalmente, si la mayoría del líquido es etraído, el sólido obtenido puede ser un erogel o un aerogel )n los erogeles, la estructura final del gel seco presenta una gran contracción, un área superficial de 2$$ m3 4g y una porosidad del #$5( *or el contrario, los aerogeles son secados con el fin de prevenir esta contracción y por lo tanto el resultado final son monolitos que conservan el mismo volumen del gel original( 0el mismo modo, los aerogeles poseen una mayor porosidad 6"758 y una mayor área superficial 6!$$$ m34g8
)n la década de !"#$ eistía un debate en la comunidad científica enfocado en la estructura de los geles( )n !"#9, &istler llegó a la hipótesis de que los geles estaban constituidos por una fase líquida y otra sólida independientes entre sí( *ara comprobar su teoría, &istler removió la fase líquida de un gel de sílice y la reemplazó por un gas( La remoción de la fase líquida se logró mediante el proceso de etracción supercrítica 6supercritical etraction.8( *ara ello, se sustituyó el solvente inicial del gel 6agua8 por un líquido con una menor temperatura crítica 6alcohol8( Luego, se incrementó la presión y la temperatura hasta llegar al punto crítico del líquido( )n esta etapa, el solvente puede fluir libremente 6estado supercrítico8 y es liberado( )l resultado final fueron los primeros aerogeles de silicio, los cuales se caracterizaban por su alta transparencia y por ocupar aproimadamente el mismo volumen del gel en solución acuosa(
¿Cómo nace? Samuel S. Ki!le", en !"#!, hizo una apuesta con su colega 'harles Learned, sobre si era posible o no reemplazar el líquido de un tarro de mermelada por un gas sin que el volumen del mismo disminuyera( 'omo ocurre a veces, el resultado de un eperimento que solo tenía como fin el desafío entre dos científicos dio como resultado una sustancia maravillosa: el Ae"o#el(
¿$u% e? )l ae"o#el o el humo helado es una sustancia coloidal similar al gel, en el cual el componente líquido es cambiado por un gas, obteniendo como resultado un sólido de muy baja densidad 6# mg4cm# ó # ;g4m#8 y altamente poroso, con ciertas propiedades muy sorprendentes, como su enorme capacidad de aislante térmico( )ste material está generalmente compuesto por un "$,25 a un "",75 de aire, es mil veces menos denso que el vidrio y unas tres veces más denso que el aire( 1amiliarmente es denominado &umo &ela'o, &umo óli'o o &umo a(ul debido a su naturaleza semitransparente, sin embargo, tiene al tacto una consistencia similar a la espuma de poliestireno( *osee un índice de refracción de !,$, muy bajo para un sólido( La velocidad del sonido a través de él es muy baja, !$$ m4s( )sta sustancia fue creada por %amuel %tephens &istler en !"#!, como resultado de una apuesta entre él y 'harles Learned, sobre quién podría reemplazar el líquido de un tarro de mermelada por gas sin que el volumen de este disminuyera( )l aerogel se puede fabricar a partir de muy diferentes materiales< las investigaciones de &irstler consistían en aerogeles basados en sílice, circonio, alúmina, óido de cromo, esta+o y carbono( )n 3$!#, el profesor =ao 'hao y su equipo de investigación de la >niversidad ?hejiang de 'hina desarrollaron el aerogel de grafeno, cuya densidad de $,!@ mg4cm# es la más baja jamás alcanzada(
Imagen N° 01. Aerogel de silice
¿Cómo e )a*"ica?
*ara fabricar los aerogeles se comienza de la siguiente forma: *rimero se confecciona un gel basado usualmente en silicio 6se puede reemplazar por carbono, titanio, entre otros para modificar las propiedades8 y luego se drena el agua del interior de las burbujas( *ero )ntonces Acómo hacer estoB %ometiendo el material a una temperatura concreta y a alta presión, con lo que la tensión superficial del líquido no derrumba la burbuja( )se es el problema de los aerogeles< su costosa y difícil fabricación( *ara complicar las cosas el líquido más apropiado para disolver el material que constituirá la burbuja es el alcohol( -un así se han obtenido mejoras en los métodos que apuntan a una gran reducción de costes de fabricación en un futuro no muy lejano(
CARACTERISTICAS.
>ltra liviano: *or estar compuesto de un "$5 a un ""(725 de aire solo es tres veces más denso que el aire >ltra resistente : )ste material es capaz de soportar mil veces su propio peso >ltra aislante: =racias a su porosidad adquiere características que lo hacen resistir a muy bajas y altas temperaturas, también es capaz de proteger #" veces más que la mejor fibra de vidrio -pariencia: Ciene un aspecto fantasmagórico se observa es parecido al vidrio Dombres populares: Eumo sólido, humo helado Fndice de refracción: -penas es de !($ y es el más bajo para un solido 'reador: %amuel %( &istler -+o de creación: !"#! -+o de desarrollo: -lrededor de los a+os @$
La flor no se consume bajo el fuego del Gechero Hunsen debido a las propiedades aislantes del aerogel(
>n ladrillo de 3,2 ;g soportado por 3 gr de aerogel(
USOS GENERALES
construcción electrodomésticos calefacción y climatización industrias de transformación depósitos de almacenamiento y sistemas de transferencia del LD= %ector militar y aeroespacial )quipamiento deportiva
)ste material ha tomado variados usos en muchos campos de la industria, sin embargo tomo un nuevo auge cuando fue utilizado en los trajes de los astronautas en la D-%-( Cambién se ha logrado construir trajes para climas etremadamente fríos con espesores mínimos de #mm y por tanto prendas muy livianas< este mismo tipo de prendas eran construidas anteriormente en lana con un espesor #$ veces mayor( Luego de esto este material ha sido utilizado en plantas de procesamiento, automovilismo, electrodomésticos y en la construcción, alcanzando una gran eficiencia y reduciendo en forma considerables los consumos de energía y los costos( *or ejemplo para la construcción ha sido útil en el aprovechamiento óptimo de la energía de consumo interno en edificaciones y evita además la conducción directa de ondas sonoras, evitando así la afectación del ruido fuera de las fuentes de energía( -demás permite crear tuberías de menor espesor en sistemas de calefacción( Ciene mucha aplicación además en la elaboración de electrodomésticos sobre todo por su gran condición de aislante en espacios reducidos, permitiendo además acabados ultra finos y de calidad( )l aerogel es utilizado en contenedores, sistemas de depósito y de transferencia de diversas sustancias que producen fricción( 0ebido a su condición de amortiguarte del ruido es utilizado en la milicia para la fabricación de algunas armas(
CONSTRUCCION
Ievoques aislantes tanto de interior como de eterior para cerramientos y fachadas de edificios respirable
Cablas de aislamiento para sistemas de acabado de aislamiento interno Ievestimientos de aislamiento térmico para superficies seguras de tocar, eficiencia energética, prevención de corrosión bajo aislamiento 6'>J, corrosion under insulation8, roturas de puente térmico y control de condensación *aquetes de aislamiento para tuberías submarinas de petróleo y gas *aneles arquitectónicos de iluminación natural, unidades de vidrio y sistemas de techos tensados Do tejidos para techos de membrana arquitectónica -islamiento industrial Ievestimientos con acabado de pintura mate de brillo muy bajo para superficies industriales )quipo y vestimenta para eteriores *roductos personales, entre ellos, productos de belleza y para el cuidado de la piel
INDUSTRIA TE+TIL *arís, Harcelona y Herlín serán escenario de la presentación de una moda poco habitual( Las últimas novedades en la llamada ropa inteligente conforman el plato fuerte del KiM)-IK 1ashion %hoN, un proyecto perteneciente a los programas de investigación de la >nión )uropea(
Los especialistas de la industria coinciden en que en un futuro próimo, los tejidos técnicos, las prendas y telas inteligentes, o la electrónica que se puede llevar puesta, jugarán un papel importante( La ropa que incorporará tales tecnologías no sólo tendrá una cierta influencia en el mundo de la moda, sino que definirá un nivel de funcionalidad sin precedentes que nos llevará a un mayor bienestar y seguridad(Oa eisten muchas prendas prototipo que emplean nuevas tecnologías, pero apenas se ha hecho un esfuerzo decidido por comercializarlas( %in embargo, la industria tetil y la de la moda se muestran interesadas en ellas, en cómo emprender nuevas técnicas y utilizar materiales distintos( La primera presentación, en *arís, ha sido organizada por -leandra 1ede, estilista de 0u *ont de Demous, Gitsubishi y Molford( Cambién participan 1rance Celecom, *hillips y la propia -gencia )spacial )uropea 6)%-8( )sta última, trae frente al público una camisa que conserva memoria de forma, un traje de refrigeración para los mecánicos de 1! de la marca automovilística GcLaren, un traje para proteger de la radiación ultravioleta a los enfermos de eroderma pigmentosa, un sistema que protege el sue+o de los bebés, etc( 'omo muestra de la tecnología implicada en estos productos, mencionemos la chaqueta de aerogel llamada -bsolute ?ero, dise+ada para proteger a su usuario frente a condiciones ambientales etremas( )stá basada en el mejor material aislante del mundo, el aerogel(
A,LICACIONES DE LA INGENIERIA -ECANICA
0esde el punto de vista de la ingeniería mecánica es muy importante el uso de este material ya que este tiene una resistencia al flujo de calor 6adiabatico8 y en los sistemas propulsivos de naves espaciales se hace muy importante así como tambien al sistema de tanques de combustible, ya que como es un aislante térmico es muy importante para aislar de cualquier sustancia etra+a el material( Cambién es muy importante ya que es capaz de resistir !$$$ veces su peso lo que lo hace muy imponente ante otros materiales que se usan en la actualidad( 'omo el ingeniero mecánica se encarga de las optimizaciones de los procesos es muy
importante el uso de estos materiales en las diferentes areas de producción como tambien para las automatizaciones de los diferentes maquinas con las cuales el hombre tiene que interactuar en su día a día( )ste material es muy importante ya que el esfuerzo permisible en este material con una carga y un área igual a la de otro material es mucho mayor y esto hace que en muchas de las estructuras y maquinarias que están sometidas a cargas aiales y transversales sean mucho más resistentes a este tipo de cargas( 0esde el punto de vista de las emisiones de naves espaciales es muy importante ya que es capaz de resistir el lanzamiento de una nave espacial por ser un ecelente aislador térmico( Cambién es muy importante destacar su utilización en la construcción de estructuras aéreas ya que por ser un material que es # veces más denso que el aire y capaz de soportar cargas y aislar el calor de forma que un sistema se comporte adiabáticamente, puede flotar en el aire sin ningún inconveniente por las diferencias de temperatura(
A,LICACIONES DE LA INGENIERIA INDUSTRIAL
0esde el punto de vista del ingeniería industrial es muy importante la seguridad de su personal de trabajo, por ello debe de estar pendiente y observando las innovaciones que se dan en el mercado como es el equipamiento necesario para la disminución de accidentes laborales, por ello es necesario la implementación de prendas a base de aerogel para la protección de sus trabajadores(
A,LICACIN EN LA -EDICINA
)n áreas como la medicina está siendo utilizado el aerogel para tratamientos médicos como regenerar el hueso humano(
VARIANTES DE AEROGEL. -ctualmente se pueden fabricar distintos tipos de aerogeles, utilizando como base el sílice, la alúmina, el óido de cromo, el esta+o o el carbono
AEROGELES DE SILICIO. Los aerogeles de silicio son materiales que se caracterizan por ser transparentes, poseer alta porosidad y por consiguiente, baja densidad 6P $,$$# g4cm#8( 0el mismo modo, los aerogeles de silicio poseen baja conductividad térmica, índice de refracción, constante dieléctrica y aislamiento al sonido en comparación con cualquier otro sólido eistente( %u preparación de los aerogeles de silicio se lleva a cabo en # etapas: a( *reparación del gel: Los aerogeles de silicio se obtienen mediante el proceso de sol Q gel( )n este proceso se utilizan precursores silicio Q alcoidos específicamente CGR% 6tetrametilsiloano8( )l CGR% se disuelve en metanol y se hidroliza en presencia de agua y de un catalizador ácido o básico( 'uando el CGR% se hidroliza se produce ácido salicílico el cual
condensa y forma partículas de sílice 6%iR38( )stas partículas de tama+o nanométrico se encuentran en suspensión dentro de la fase líquida, formando un sol.( La viscosidad del sol aumenta a medida que las partículas de %iR3 se unen para formar una red tridimensional( )l resultado de esta reacción es un alcogel, el cual posee como solvente metanol( b( )nvejecimiento del gel: )l gel preparado en el paso anterior se deja envejecer en su solvente respectivo( )l proceso de envejecimiento fortalece el gel para que la contracción en el proceso de secado sea la mínima( c( %ecado del aerogel: )l proceso de secado del aerogel es una etapa crítica( La evaporación del solvente del gel produce una gran tensión superficial dentro de los poros( )sta tensión puede producir el colapso del aerogel< por lo tanto, el secado se debe realizar en condiciones especiales( )l secado de los aerogeles se puede lograr mediante # procesos: c(!( )tracción supercrítica: el solvente es etraído mediante el aumento de la temperatura y de la presión hasta alcanzar el punto crítico del líquido( c(3( %ecado a presión ambiental: se modifica químicamente la superficie del aerogel para cambiar el ángulo de contacto entre el líquido y las paredes de los poros( )sto permite minimizar las fuerzas capilares lo que permite la remoción del solvente a menores presiones y temperaturas( c(#( Liofilización: consiste en el enfriamiento del líquido presente en los poros y su posterior sublimación bajo la aplicación de vacío( La estructura de los aerogeles de silicio se conforma de una red tridimensional de varias partículas de sílice de tama+o nanométrico 6#$ Q !$ nm8 las cuales se unen entre sí para formar poros entre 2$ Q @$ nm de diámetro ( )sta estructura se conoce bajo el nombre de collar de perlas. y se muestra en la figura #(3(
Los aerogeles de silicio se han utilizado recientemente en la industria aeroespacial( )n especial, la D-%- ha empleado este tipo de materiales para capturar polvo cósmico proveniente de los cometas en la misión %tardust. 61igura #(#8( )stos materiales permiten captar partículas del espacio, mediante una desaceleración gradual, de modo que no ocurran fenómenos de calentamiento que causen la alteración física de éstas( >na vez que la partícula de polvo interestelar queda atrapada en la red del aerogel, se produce una estela 3$ veces más larga que su tama+o 61igura #(S8( )ntonces, debido a la transparencia del aerogel los científicos pueden rastrear esta pista y encontrar estas peque+as muestras T!@U( )ste tipo de aerogeles también ha sido usado en misiones eploratorias a Garte, donde fueron empleados para proteger a los sistemas electrónicos de los robots de los gradientes de temperaturas de este planeta, los cuales variaban entre !S$ hasta 3$V'(
>na aplicación novedosa de los aerogeles de silicio la constituyen los polvos y láminas de alta absorción y porosidad que permiten limpiar derrames petroleros( -simismo, pueden ser usados para la producción de ventanas transparentes 61igura #(28 que a la vez sean aislantes a la temperatura( Cambién, la baja conductividad térmica de los aerogeles de silicio les permite ser empleados en aislamiento térmico para tuberías de petróleo submarinas 61igura #(@8, en donde es necesario que el fluido se mantenga caliente para que siga en movimiento( La ventaja del uso de aerogeles radica en poder colocar una capa más fina de aislante, lo que disminuye el grosor de la tubería en comparación con los materiales tradicionalmente empleados tales como la fibra de vidrio o lana mineral(
-ctualmente, investigadores de la >niversidad de 'alifornia se encuentran desarrollando posibles aplicaciones para los aerogeles de silicio( *or ejemplo, se está estudiando la posibilidad de utilizar estos materiales como absorbedores de impacto en equipos protectores y de seguridad )sto se debe a que la energía recibida por el aerogel es absorbida mediante la liberación de gases que se encuentran en el interior de la red de silicio( )ntre las aplicaciones comerciales relacionadas al tema, se encuentran la producción de sistemas de protección para vehículos, aviones, laptops y discos duros( Jgualmente, debido a su alta transparencia, área superficial y facilidad de transporte de gases, estos aerogeles se pueden emplear como componentes pasivos y activos en sensores ópticos 61igura #(98( )stos sensores emplean aerogeles con fotoluminiscencia que permiten medir la concentración de oígeno a partir de la luminosidad presente en el material( =racias a esto, se
pueden determinar presiones parciales o de aire si la fracción de oígeno es conocida( 1inalmente, los aerogeles de silicio poseen aplicaciones como sistemas catalíticos metálicos y como un pegamento inorgánico para adherir diversos materiales(
AEROGELES DE ARCILLA / ,OL0-ERO Los aerogeles de arcilla puros son materiales inorgánicos cuyo componente mayoritario es aire 6 "25 de poros8 y que poseen una densidad entre $,$! Q $,! g4cm#( )stas estructuras de bajo peso se obtienen gracias al enfriamiento y secado en frío de geles de arcilla 6especialmente, montmorillonita8 en agua( )stos materiales se pueden adaptar a una amplia variedad de matrices poliméricas, dando así lugar a la formación de un aerogel de arcilla4polímero( )ntre los polímeros orgánicos más utilizados se encuentran la poli 6D isopropilacrilamida8, poli 6alcohol vinílico8, precursores epoi, caseína y poli 6etilén imina8( Los polímeros se agregan al hidrogel de arcilla previo al secado en frío, mediante tres maneras: fundidos, en solución o a través de monómeros que pueden ser polimerizados in situ( La morfología del material resultante consiste en una estructura de casa de cartas. característica de los aerogeles de arcilla, recubierta por una matriz de polímero( 0e esta manera, se logran producir aerogeles con densidades de $,$2 Q $,!2 g4cm#, las cuales se asemejan a las reportadas para las espumas poliméricas comerciales( =aNryla et al(estudiaron el efecto del peso molecular del */RE en la estructura del aerogel final obtenida( 'on el aumento en el peso molecular, la estructura de los materiales pasa de ser a una estructura lamelar ordenada a una estructura desordenada( )stos cambios se deben a la asociación de las cadenas de mayor peso molecular con más de una plaqueta de arcilla, creándose así una red de gel más densa( )sta red es más fuerte e interrumpe el crecimiento libre de las láminas de arcilla a lo largo de los cristales de hielo durante el enfriamiento( *or consiguiente, el resultado final es la estructura dendrítica observada en la figura #(7(
)ntre las aplicaciones de los aerogeles de arcilla4polímero destaca el envasado y embalaje( )sto se debe a la facilidad de moldeo de los mismos en una amplia variedad de formas de acuerdo con el producto a proteger( )n consecuencia, se mejora la amortiguación y se previene el impacto, choque o compresión( =racias a esa ventaja, estos materiales pueden servir de envoltorios para protección de productos sensibles a la temperatura como medicinas, vacunas y equipos electrónicos( 0ichos materiales se caracterizan por poseer conductividades térmicas cercanas a la del aire y comparables con las de sus contrapartes, los aerogeles de silicio( *or ende, se pueden emplear en usos que impliquen aislamiento a la temperatura( >n ejemplo de esto, lo constituyen el aislamiento de tuberías submarinas, camiones de refrigeración, contenedores para transporte por barco o por tren y como material central en construcción de paneles de estructura sándNich.( Cambién, por su naturaleza porosa, estos materiales presentan una buena amortiguación al sonido, lo que les permite ser utilizados en barreras al mismo, rellenos de techos y de paredes como el dryNall.( Los aerogeles de arcilla4polímero ehiben las propiedades termomecánicas de los polímeros y4o fibras que incorporan( )stos compuestos orgánicos pueden mejorar las capacidades de absorción de estos materiales( %i se a+ade un polímero hidrofilico, el aerogel servirá como una esponja que captará líquidos basados en agua( *or consiguiente, el material puede ser usado como esponja para limpiar derrames o para captar desechos de las mascotas( )n cambio, si se incorpora un polímero hidrofóbico al esqueleto de arcilla, se promueve la absorción de aceites y sustancias similares, espumas biodegradables 6aerogeles de arcilla4caseína8T9U, soportes biológicos o scaffolds, plataformas catalíticas, liberación controlada de drogas y aislamiento eléctrico(
-ecanimo 1a"a la )o"mación 'e ae"o#ele 'e a"cilla La con2e"ión 'e la mon!mo"illoni!a en ae"o#el !iene lu#a" me'ian!e 'o 1ao3 a4. Gelación: durante este proceso ocurre el hinchamiento de la montmorillonita en agua debido a la hidratación de las capas que contienen cationes de sodio 6Da W8( 0urante este paso, las capas de arcilla no se separan completamente en la presencia del líquido sino que se encuentran como apilamientos de láminas de arcilla que se mantienen juntas por los cationes hidratados( )stas pilas de arcilla poseen unas dimensiones de 2 a 3$ nm 61igura #("8( 0el mismo modo, los bordes de los apilamientos de arcilla se encuentran cargados positivamente y sus caras están cargadas
negativamente( 0ebido a esto, eiste una interacción electrostática entre ellos la cual promueve la formación de un arreglo para minimizar la energía libre( *or consiguiente, los apilamientos de arcilla adoptan una conformación borde a cara. para formar una estructura de casa de cartas. o gel(
*4. Reo"'enamien!o3 en este paso el hidrogel de arcilla es sometido a un enfriamiento rápido( )n este momento, los frentes de hielo ejercen un esfuerzo de corte sobre los apilamientos de arcilla y estos se alinean a lo largo de las caras de los cristales de hielo( - medida que la arcilla es empujada por los cristales de hielo, ésta se acumula en capas produciéndose un engrosamiento de las paredes del aerogel 6alrededor de los 3$$ Xm8( 1inalmente, el aerogel se somete a una liofilización( )ste proceso consiste en la sublimación del hielo presente en los poros mediante la aplicación de vacío( )l objetivo principal de esta técnica es remover el agua mientras se conserva la estructura lamelar 6casa de cartas.8 característica de los aerogeles(
,"o1ie'a'e mec5nica 'e lo ae"o#ele 'e a"cilla61ol7me"o Los aerogeles de montmorillonita puros son frágiles y carecen de resistencia mecánica( La incorporación de materiales orgánicos a la estructura inorgánica del aerogel de arcilla permite mejorar la resistencia del material ya que éste adopta las propiedades mecánicas características de la matriz polimérica T!"U( )studios previos han demostrado que los aerogeles de arcilla sintetizados a partir de una solución de agua al 2 5 en peso poseen un módulo inicial de !$ &*a( )n comparación,
los aerogeles de arcilla4*/RE con un peso molecular G N Y 72$$$ Q !3S$$$ aumentan el módulo inicial más de !$$ veces 6!,@ G*a8( La mayoría de los aerogeles de arcilla cuando son sometidos a compresión presentan un comportamiento similar al de las espumas poliméricas( La curva de esfuerzo Q deformación típica de estos materiales se caracteriza por una zona inicial de elasticidad lineal a bajos esfuerzos, seguido por un plateau. de colapso y finalmente se observa un régimen de densificación(
89i#u"a :.;<4.
La región elástica lineal se debe a la deformación de las celdas 6poros8 presentes en las espumas( 'uando el material se encuentra en compresión, el plateau se debe al colapso de las celdas y en las espumas frágiles ocurre la fractura sistemática de las paredes de las mismas( 1inalmente, las paredes opuestas de las celdas se tocan entre sí produciéndose la densificación del material, lo que se traduce en un incremento pronunciado del esfuerzo( Zohnson JJJ et al han reportado el comportamiento descrito anteriormente para los aerogeles de arcilla4poli 6etilénimina8 6*)J8( )n estos estudios, también se encontraron mejoras en la tenacidad de los aerogeles de arcilla4*)J silicificado( )sto se atribuye a una disipación conjunta del esfuerzo entre las capas que contienen la fase orgánica suave. y la fase inorgánica de mayor dureza(
0el mismo modo, =aNryla et al también reportaron curvas similares de [ \ para los aerogeles de caseína4arcilla y encontraron un aumento considerable del esfuerzo a compresión con el incremento en el contenido de polímero( )sto se debe a que a medida que la cantidad de polímero aumenta, mayores son las redes interpenetradas que se forman dentro del aerogel y la trasferencia del esfuerzo aplicado es más efectiva(
AEROGEL DE GRA9ENO 'reado a partir de nanotubos congelados en seco más óido de grafeno que a través de un proceso químico pierde el oígeno y queda como una espuma( %u densidad se reduce a $]!@mgr4 cm3 6el doble que el Eidrógeno y menor que el Eelio8( )sto se produce porque se ha substituido el líquido por un gas, se ha desarrollado con un método de soluciones liofilizadas que etraen la humedad de los nanotubos y del grafeno conservando su integridad, así pueden crear una esponja elástica capaz de volver a su forma original( )l material puede absorber "$$ veces su peso( )s útil como aislante en el almacenamiento de energía en estudio, como material absorbente en desastres petrolíferos absorbiendo el petróleo y pudiendo reutilizarse posteriormente(
Ca"ac!e"7!ica )ste nuevo producto tiene también una gran capacidad de absorción de aceite( Los productos absorbentes de aceite actuales generalmente absorben solventes orgánicos alrededor de !$ veces su propio peso, mientras que el nuevo aerogel de carbono puede absorber hasta "$$ veces su propio peso( Cambién puede absorber compuestos orgánicos rápidamente: ! gramo de este nuevo material puede absorber @7,7 gramos de materia orgánica por segundo, lo que es ideal para el tratamiento de los vertidos de petróleo en el mar, según ha eplicado( )l material fue producido usando soluciones liofilizadas, que eliminaron la humedad de los nanotubos y grafemas, conservando su integridad( 0e esta forma, a pesar de su aspecto frágil, el aerogel de carbono también tiene una ecelente elasticidad y se recupera cuando se comprime( =ao 'hao, investigador de la >niversidad de ?hejiang y autor principal del estudio, ha eplicado que Klas cualidades más importantes del nuevo material son su facilidad de fabricaciónK(
,oi*le a1licacione -sí, los epertos esperan que Kel aerogel de carbono desempe+e un papel importante en el control de la contaminación, como el control de derrames de petróleo, purificación del agua y purificación uniforme del aireK, aunque este material también será ideal para el aislamiento de almacenamiento de energía, como portador catalítico y en la absorción del sonido(
VARIANTES DE AEROGEL.
Las variantes de aerogel se obtienen por reemplazar al silicio como materia prima por otros materiales como carbono, titanio, alúmina, arcilla, sílice, circonio, óido de cromo, carbono( 0e los cuales se tiene muy poca(
DESVENTAJAS 0e momento es muy caro, por lo que su uso está restringido a casos ecepcionales como un transbordador espacial o equipamiento militar de élite< aunque se está investigando el abaratamiento de su producción( %u 1ragilidad, es un material muy delicado sobre todo si se lamina, pero se está investigando en su manipulación a nivel molecular para poder resolver este problema(
VENTAJAS3
*odremos prescindir del vidrio, ya que el -erogel guarda mucho parecido con este material teniendo una densidad !$$$ veces menor( Gayor y mejor rendimiento en comparación con los asislantes convencionales, protege tanto del frío etremo como del calor más infernal, sirve igual para aislar del frío a un monta+ista escalando un 7($$$ que a un bombero en medio de llamas a una temperatura de!$$$ ^'( >tilización en láminas muy finas y por tanto apropiado para espacios reducidos, trajes espaciales muy ligeros, trajes de bucear confortables, incluso trajes de competición en medio ambientes etremos, todo un campo a desarrollar(
)structura de -erogel visto en un microscopio electrónico
Iesistente al frío, al fuego y a las emisiones de humo, un material ideal para el aislamiento en edificación, un centímetro de -erogel equivale a3,2 cmde espuma aislante o a#,2 cmde fibra de vidrio( -parte de las propiedades aislantes, se están estudiando otras aplicaciones constructivas que una vez desarrolladas podrían convertirlo en un material revelación. dentro de poco( Guy ligero y fácil de manipular, una propiedad que agradecerán los instaladores en cualquier circunstancia( %e puede utilizar como esponja para capturar el petróleo vertido por accidente en el agua, absorbe hasta 9 veces su peso eliminando el petróleo de forma más eficaz que los materiales
convencionales( Ciene la propiedad de absorber del agua agentes contaminantes como petróleo, mercurio o plomo(
Jmagen de la D-%- placa de la %tardust con -erogel
Eace unos !$ a+os la D-%- se interesó por este compuesto y se decidió a mejorarlo, ya que descubrió que por su estructura molecular era adecuado para atrapar las peque+as partículas de polvo espacial, así un recubrimiento de aerogel que es un recogedor natural de muestras es a la par el mayor y mejor aislante ante frío y calor, lo que lo hace más que indicado para travesías por el espacio y para los incandescentes ingresos a nuestra atmósfera(
CURIOSIDADES ¿SER0A CO-O 9LOTAR EN EL AIRE? Los ingenieros están comenzando a realizar eperimentos muy interesantes con este material( %u poco peso y la capacidad de funcionar como un aislante térmico lo hacen adecuado para la construcción de estructuras aéreas, lo que permitiría a estas flotar indefinidamente en el aire( *or ejemplo, una cúpula geodésica construida con aerogel sería tan ligera, que la diferencia de temperatura entre el aire del interior con el eterior bastaría para hacerla flotar( )sto reduciría el peso total de la estructura 6y su costo8, al no necesitar vigas de soporte()l aerogel traslúcido no permite la fuga de calor pero sí la entrada de radiación solar, tal como lo hace un cristal, lo que se permite la flotación indefinida mientras le dé el %ol( La altura de la cúpula puede variarse simplemente incrementando el diferencial de temperatura interior4eterior
COSTO )n a+os pasados el coste de un aislamiento de aerogel de !$ mm de espesor revestido con una placa *ladur en el interior de la vivienda puede rondar entre los !!$ a !3$ )uros4m3 instalado W 75 J/-( 'on ello se consigue mejorar el aislamiento del recinto con un valor I Y $,@@( *ara conseguir un potente aislamiento se recomienda utilizar 3# capas de este aislamiento( -ctualmente uno de 2 mm costea en #$ euros !$7 soles y de !$ mm a @$ euros a 3!@ soles por m3( 'omentario gracioso encontrado en foros acerca del precio: Vamos que esto lo usaran los Jeques o gente asi.
CONCLUSIONES
)s un material de futuro que tiene mucho usos en diferentes campos como medicina, construcción, aeronáutica, industria mecánica, y aún tiene muchas más potencial que aumentaran según avancen la ciencia y la tecnología( Las variaciones del aerogel se debe a que se reemplaza el sílice como material madre por otros minerales como carbono, titanio, alúmina, arcilla, sílice, circonio, óido de cromo, carbono . %u principal inconveniente es su difícil fabricación( Los estudios en nuevas variantes de aerogel basado en diferentes tipos de materiales es porque cada material tiene diferentes características física y químicas que varía de un material a otro, entonces la creación de los aerogeles se deberá a que usos se le puede dar(
BILBIOGRA9IA
granaerogel(blogspot( El aerogel. Lunes 3 de noviembre del 3$$"( 'onsultado el $! de noviembre del 3$!2( 0isponible en: http:44granaerogel(blogspot(pe4 Jngenieros(es( *ortal de ingenieros espa+oles( Aerogel de Carbono, el material más ligero del mundo. 32 de marzo del 3$!#( 'onsultado el $! de noviembre del 3$!2( 0isponible en: http:44NNN(ingenieros(es4noticias4ver4aerogeldecarbonoelmaterialmasligerodel mundo4#S"9 blogthin;big(com( 'hema -mate( Siete materiales del futuro que nos podrán acer la !ida más fácil. 32 de septiembre del 3$!S( 'onsultado el $! de noviembre del 3$!2( 0isponible en: ttp"##blogtin$big.com#materiales%del%futuro# es(Ni;ihoN(com( C&mo fabricar aerogel. 'onsultado el $! de noviembre del 3$!2( 0isponible
en: http:44es(Ni;ihoN(com4fabricaraerogel >niversidad %imón Holivar( 0ecanato de estudios profesionales( 'oordinacion de ingeniería de materiales( Laura 0énis Gontalbán *almares( 'abricaci&n ( caracteri)aci&n de aerogeles de pol*meros ( arcilla. 1ebrero del 3$!!( 'onsultado el $! de noviembre del 3$!2( 0isponible en: http:44!2"("$(7$(224tesis4$$$!2$73#(pdf
ANE+OS Jmagen DV $!( 'aracterísticas del -erogel
Jmagen DV $3( Lámina de -erogel de @ mm protegiendo del soplete 6!$$$ ^'8 a unas cerillas(
