Qu'est-ce que l'aérogel

L'aérogel est une sorte de matériau solide nanoporeux formé par la méthode sol-gel, dans lequel la phase liquide du gel est remplacée par du gaz par une certaine méthode de séchage [1]. Comme la gélatine, la gomme arabique, le silicone, les cheveux, les ongles, etc. L'aérogel possède également les propriétés du gel, c'est-à-dire l'expansion, la thixotropie et le désencollage.
L'aérogel est le plus petit solide au monde, et l'une des dix technologies émergentes dans le domaine chimique en 2022.
L'aérogel est une sorte de forme matérielle solide qui a la plus petite densité au monde. La densité est de 3 kilogrammes par mètre cube. L'aérogel commun est le gel d'aérogel de silicium, qui a été fabriqué pour la première fois par le scientifique américain Kistler en 1931 pour jouer avec ses amis. Il existe de nombreux types d'aérogels, notamment le silicium, le carbone, le soufre, l'oxyde métallique, le métal, etc. Aerogel est un mot composé. Ici, aéro est un adjectif signifiant « dans les airs ». Le gel est évidemment du gel. Cela signifie littéralement gel d’air. Le gel de n'importe quelle substance peut être appelé aérogel tant qu'il peut être séché pour éliminer le solvant interne et conserver sa forme pratiquement inchangée, et que le produit a une porosité élevée et une faible densité.
Parce que la densité est extrêmement faible, l'aérogel le plus léger n'est que de 0,16 mg/cm3, légèrement inférieure à la densité de l'air, c'est pourquoi on l'appelle également « fumée gelée » ou « fumée bleue ». En raison des particules extrêmement petites à l’intérieur (au niveau nanométrique), la lumière visible se disperse moins lorsqu’elle la traverse (diffusion de Rayleigh), tout comme la lumière du soleil traversant l’air. Par conséquent, il apparaît également bleu comme le ciel (si rien d’autre n’y est mélangé) et légèrement rouge lorsqu’il est vu devant la lumière. Le ciel est bleu, tandis que le ciel du soir est rouge. Puisque plus de 80 % de l’aérogel est constitué d’air, il a un très bon effet d’isolation thermique. Un aérogel d’un pouce d’épaisseur équivaut à 20 à 30 morceaux de verre ordinaire. Même si l'aérogel est placé entre la rose et la flamme, la rose ne sera pas du tout endommagée. Aerogel a également diverses utilisations dans l'exploration spatiale, notamment la station spatiale russe « Peace » et les sondes américaines « Mars Pathfinder ». Les aérogels sont également utilisés comme détecteurs de l'effet Tchérenkov dans les expériences de physique des particules. Un discriminateur de particules appelé Aerogel Cherenkov Counter (ACC) dans le détecteur expérimental Belle de l'usine de mésons B, un institut de recherche sur les accélérateurs à haute énergie, est un exemple d'application récent. L'aérogel utilisé dans ce détecteur présente les caractéristiques d'un faible indice de réfraction entre le liquide et le gaz, ainsi que d'une transmission et d'un état solide élevés, ce qui est supérieur à la méthode traditionnelle d'utilisation de liquide cryogénique ou d'air à haute pression-. Sa légèreté est également l’un de ses avantages.
Ce nouveau matériau a une densité de seulement 3,55 kilogrammes par mètre cube, soit seulement 2,75 fois la densité de l'air ; La densité du bois de pin sec (500 kilogrammes par mètre cube) est 140 fois supérieure à celle de celui-ci. Cette substance ressemble à de la fumée solidifiée, mais sa composition est similaire à celle du verre. En raison de sa densité extrêmement faible, il convient parfaitement aux applications aérospatiales. NASA Jet Propulsion Laboratory, un nouvel aérogel développé par le Dr Jones, est principalement composé de silice pure. Dans le processus de production, le composé de silicium liquide est d'abord mélangé avec le solvant liquide qui peut s'évaporer rapidement pour former un gel, puis le gel est séché dans un instrument similaire à un digesteur sous pression, et après chauffage et dépressurisation, une structure d'éponge poreuse se forme. La proportion d'air dans l'aérogel final obtenu par le Dr Jones représentait 99,8 %.
L'aérogel est parfois appelé « fumée solide » ou « fumée gelée » en raison de sa couleur translucide et de son poids ultra léger. Ce nouveau matériau peut paraître fragile, mais il est en réalité très robuste et durable, capable de résister à des températures allant jusqu'à 1 400 degrés Celsius. Ces caractéristiques des aérogels ont de nombreuses applications dans l’exploration spatiale. Les matériaux aérogels sont utilisés sur la station spatiale russe « Peace » et sur le vaisseau spatial américain « Mars Pathfinder ».