Aerogel Là Gì

  -  

Một trong những cuộc cách mạng làm thay đổi căn bản cuộc sống con người chúng ta là cuộc cách mạng về vật liệu mới. Chúng ta, luôn không ngừng tìm kiếm ra những vật liệu mới, tối ưu hơn, rẻ hơn, bền hơn…và cả nhẹ hơn nữa. Một trong những thành tựu đáng chú ý nhất trong cuộc cách mạng ấy là việc tìm ra vật liệu rắn nhẹ nhất từ trước tới nay: Aerogel.

Bạn đang xem: Aerogel là gì


*

Vậy Aerogel là gì? Nó có đặc tính gì? Có ý nghĩa như thế nào đến cuộc sông của chúng ta? Bài viết sẽ cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng thể về loại vật liệu này.

1. Lịch sử tìm ra Aerogel

Sự ra đời của một cái mới, bao giờ cũng mang theo xung quanh nó nhiều điều thú vị. Và Aerogel cũng không phải là ngoại lệ. Sự ra đời của Aerogel bắt nguồn từ một câu chuyện được kể lại vào cuối những năm 1920, khi Samuel Kistler (1900-1975), giáo sư hóa học người mỹ đã đánh cược với đồng nghiệp của mình Charles Learned rằng "có tồn tại một loại gel không lỏng". Tất nhiên, không một ai tin điều ông nói là đúng. Vì đặc tính lỏng vốn là đặc tính cố hữu của gel được biết đến trong một thời gian dài trước đó.

Bằng sự kiên trì và quyết tâm của mình, sau nhiều thử nghiệm và gặp không ít thất bại, cuối cùng Kistler đã tìm ra một loại gel ở trạng thái khí (không phải trạng thái lỏng), một loại gel mới chưa từng được biết đến, thậm chí chưa một ai tưởng tưởng ra nó. Ông đã trở thành người đầu tiên thay thế được trạng thái lỏng của gel thành trạng thái khí, và đặt tên cho nó là "Aerogel". Năm 1931, ông đã công bố phát hiện của mình trong bài viết "Coherent Expanded Aerogels and Jellies", đăng trên tạp chí khoa học Nature.

Ông đã tìm ra Aerogel như thế nào?


*

Aerogel còn được ông gọi là Alcogel, do được chế tạo từ gel silica (SiO2) và ancol. Nói một cách đơn giản, chỉ cần cho rượu bay hơi khỏi gel silica là chúng ta sẽ tạo ra cấu trúc Aerogel, giống như chúng ta thổi không khí qua một miếng bọt biển thấm nước vậy, nó sẽ bị khô đi. Tuy nhiên, trên thực tế, nếu để tự nhiên sẽ không bao giờ xảy ra được quá trình đó. Thay vì chỉ dựa trên sự bốc hơi, Aerogel được chế tạo qua các công đoạn như sau:

Ban đầu, ông tạo ra trong môi trường gel một nhiệt độ và áp suất đạt đến điểm tới hạn - ở mức mà không có sự khác biệt nhiều giữa chất lỏng và chất khí. Tiếp đến, giữ nguyên mức nhiết độ ở điểm tới hạn, giảm từ từ áp suất. Khi áp suất giảm, các phân tử được giải phóng dưới dạng khí và lỏng với mật độ không quá dày đặc. Bước tiếp theo là làm lạnh. Trước khi làm lạnh, sẽ có một lượng rượu nhỏ được ngưng tụ lại thành chất lỏng, sau đó sẽ được chuyển thành dạng hơi như ban đầu.


*

Những gì còn lại sẽ là một chất rắn bằng silica, nhưng thay vì ở dạng lỏng thì nó lại chứa đầy không khí. Sản phẩm thu được ở bước này có thể gọi là Alcogel. Acogel sau khi bị khử rượu sẽ được gọi là Aerogel (rượu đã bị thay thế bằng khí).

Xem thêm: Trò Cá Lớn Nuốt Cá Bé Cực Hay, Cá Lớn Nuốt Cá Bé Để Lớn Lên 4+

2. Quá trình phát triển của Aerogel.

Kỹ thuật điều chế aerogel của Kistler mặc dù hiệu quả nhưng lại khá nguy hiểm do phải thực hiện ở nhiệt độ và áp suất cao và lại còn rất tốn kém về mặt thời gian và tiền bạc. Sau 30 năm được đưa vào sản xuất bởi công ty Monsanto, đến cuối thập niên 70, quá trình sản xuất đã phải dừng lại do thiếu nhà đầu tư.

Tuy nhiên, không hẳn mọi thứ đã chấm hết với Aerogel. Chỉ không lâu sau đó các nhà khoa học đã tìm ra một phương pháp sản xuất ít độc hại hơn bằng cách sử dụng hợp chất alkoxide thay vì gel silico, ancol được thay thế bằng CO2. Với tiến bộ này, Aerogel như được hồi sinh trở lại, và tiếp tục vai trò của mình trong các lĩnh vực đời sống.


*

*

Khi quá trình sản xuất trở nên an toàn hơn, Aecogel ngày càng trở nên phổ biến hơn trong các ngành công nghiệp. Các nhà sản xuất silicon, vật liệu xây dựng và các cơ quan không gian đều sử dụng nó. Tính phổ biến của nó chỉ bị cản trở bởi giá cả, mặc dù đã có những bước tiến dài để giảm chi phí sản xuất. Hiện tại, Aerogel có thể được tìm thấy trong các lĩnh vực như: Sản xuất đồ bơi; Quần áo dành cho lính cứu hỏa; Cửa kính; Tên lửa; Sơn; Mỹ phẩm; Vũ khí hạt nhân.....

3. Tính ưu việt của Aerogel.

Xem thêm: Có Thể Bạn Chưa Biết Cách Đăng Nhập Gmail Trên Iphone 5, Đăng Nhập Gmail Trên Iphone 7

Với cấu trúc “ khí lẫn rắn” như vậy, Aerogel là loại vật liệu nhẹ nhất thế giới mà con người từng biết đến. Nó nhẹ đến mức, có thể đặt được trên một bong hoa. Với thể tích 1 inch khối (khoảng 16,3 ml) có thể dát mỏng và phủ lên toàn bộ một sân bóng đá. Cùng với đặc tính này, có một số điều thú vị về Aerogel (loại silica):

Giữ 15 mục trong sách kỷ lục Guinness cho các thuộc tính vật chất, điển hình là nhẹ nhất, rắn nhất, cách điện tốt nhất và mật độ vật chất thấp nhất.