Lengvi beveik kaip oras, aerogeliai yra stiprus sprendimas viskam, nuo per langus nutenkančios šilumos iki anglies dioksido emisijų

1930 metais JAV chemikas Samuelis Kistleris pagamino lengviausią pasaulyje kietą medžiagą. Jam pavyko tai atlikti, atsargiai pašalinant skystį iš silicio dioksido gelio, paliekant nanometrų mastelio skylėmis išvarpytą lengvą skeletą. Sudarytas iš 99 procentų oro, jis priminė sustingusius dūmus. Kistleris pavadino juos „aerogeliu“.

Aerogelis ilgus dešimtmečius buvo laikomas tik įdomybe: jo nepaprastas trapumas ribojo potencialų panaudojimą. Tačiau per pastarąjį dešimtmetį reikalai ėmė kisti. Chemikai sustiprino aerogelį stiklo pluoštu ir impregnavo plonomis polimero grandimis, suteikiančiomis aerogeliui lankstumo. NASO'os Glenno tyrimų centro Clevelande, Ohajuje komandos sukurtas polimerinis aerogelis yra lankstus kaip guma, ir 500 kartų stipresnis už Kistlerio originalą.

Drauge žaibiškai plėtėsi pritaikymo sritys. Namų fronte, sulaikomas oras aerogelį daro izoliacijos superžvaigžde: 1 cm storio pakanka pakeisti 5 cm geros putų izoliacijos. Permatomi ekolangai su aerogeliu pastatuose geriau išlaiko šilumą, nei tradiciniai dvigubi stiklai, sverdami daug mažiau. Aukšto lygio žieminiuose drabužiuose aerogeliai naudojami vis plačiau, o Google Nexus 7 planšetiniame kompiuteryje naudojami plastikinio aerogelio dangteliai sveria dvigubai mažiau, nei įprasti.

Bet naujas aerogelio tipas tikriausiai bus revoliucingiausias. Metalinės „nanoputos“ yra metalo atomų, o ne silicio dioksido ar plastiko karkasas. Los Alamos Nacionalinės laboratorijos New Mexico'e komanda netyčia atrado paprastą jų gamybos būdą 2005 m. Lengvindami tam tikrų pereinamųjų metalų lydinių gabalėlius, jie gavo įdomią į aerogelį panašią struktūrą.

Nors kaip izoliacinė medžiaga bevertė, metalo nanoputos yra intriguojanti didelio paviršiaus ploto – iki 3000 m²/g, – elektrinio laidumo ir cheminio aktyvumo kombinacija. Svarbiausia, šios savybės gali suteikti radikaliai naują energijos gavybos švarinimo būdą. Chemiškai aktyvūs geležies ar nikelio karkasai galėtų, pavyzdžiui, sumažinti katalitiniuose konverteriuose naudojamų brangiųjų metalų, tokių, kaip platina, kiekį.

Siurbk ir važiuok

Tuo tarpu berilio nanoputos yra lengva struktūra, galinti išlaikyti iki 10% savo masės vandenilio. Kitos vandenilio saugojimo medžiagos, pavyzdžiui, metalų hidridai gali išlaikyti daugiau, tačiau, vandenilį jos išlaisvina tik aukštoje temperatūroje, sako Fedoras Naumkinas iš Ontario universiteto Technologijų instituto Oshawa'oje, Kanadoje, dirbęs su putomis. Tai nanoputoms galėtų suteikti pranašumą, vandenilio saugojimui, tarkime, vandeniliu varomuose automobiliuose (The Journal of Physical Chemistry A, vol 115, p 12105).

Šiais metais Browno universiteto Providence'e, Rhode'o Saloje komanda taip pat aptiko požymių, rodančių, kad katalitinės vario nanoputos gali padėti sukurti naują, nebrangų būdą išsiurbti anglies dvideginį iš oro, tuo pačiu gaminant pramonėje reikalingus angliavandenilius (ACS Catalysis, vol 4, p 3091). Jei dar prisiminsime tyrimus apie įprastesnio aerogelio naudojimą kaip itin absorbuojančios cheminės šluostės aplinkos teršalų valymui, sustingę dūmai gali suteikti švaresnį pasaulį.

Ben Crystall
New Scientist № 2990

Komentarai (2)