Záhadný zmrzlý dým

Srp 24, 2009

  Aerogel vypadá jako zhmotnělé nic
    Aerogel má tolik výjimečných vlastností, že se skoro ani nechce věřit tomu, že opravdu existuje.
 

    Musím se přiznat, že když jsem před několika lety četl první řádky o aerogelu, bral jsem je za smyšlené a jal jsem se hledat, zda onen výtisk nešel do tiskárny 1. dubna. Od té doby ale uplynulo už hodně doby a teď už o jeho existenci nepochybuju.

    Historie aerogelu není vůbec tak stará jak by se mohlo zdát. Na jeho počátku stála obyčejná sázka mezi dvěma vědci - komu se podaří co nejvíce vysušit obyčejnou potravinářskou želatinu. Metoda se kterou roku 1931 Samuel S. Kistler vyhrál stála na cestě na jejíž konci je právě aerogel. Ten se totiž vyrábí unikátním postupem - tzv. superkritickým vysoušením. Za extrémního tlaku se totiž postupně vysušuje směs, kterou tvoří oxid křemičitý, kapalný oxid uhličitý a ethanol. Díky použití drtivého tlaku je možné ze směsi odstranit všechnu vodu a zároveň nezbortit křehkou vnitřní stavbu, která aerogelu propůjčuje jeho mimořádné vlastnosti.

    V první řadě mu patří jasné prvenství co se hustoty týče. Jedná se totiž o látku, která má v pevném stavu nejmenší hustotu. Například obyčejný papír má hustotu 0,7 gramu / centimetr krychlový, aerogel dosahuje pouhých 0,003 g/cm3. Kvádr o hraně jednoho metru z aerogelu by tedy vážil jen stěží uvěřitelné tři kilogramy!  Za tuhle mimořádnou lehkost vděčí aerogel své vnitřní struktuře - celých 99,98% jeho objemu netvoří nic jiného než vzduch. to hlavní je ale v těch zbývajících dvou setinách procenta. Ty totiž tvoří již zmiňovaný oxid křemičitý. Jeho mikroskopické skořepinky vytvářejí povrch, který by se velmi zjednodušeně dal popsat k rozřízlé houbě. Je to soustava mikroskopických komůrek, tunýlků a kanálků, které obklopuje jen mimořádně tenká stěna z oxidu křemičitého. To souvisí s další stěží uvěřitelnou vlastností. Aerogel má totiž díky tomuto vrásnění ohromný povrch. 1 gram aerogelu, tedy kostička o hraně cca. 7 centimetrů má povrch 1000 metrů čtverečních! Tedy skoro jako skoro šest hokejových hřišť! Tahle vlastnost ho úplně předurčuje jako náplň filtrů, kde bude účinným absorbentem. Díky jeho struktuře přes něj totiž plyny  i kapaliny pomalu, ale jistě prochází, nečistoty však ulpívají na ohromném povrchu jeho stěn. Z dalších vlastností můžeme jmenovat například odolávání extrémním tlakům - unese 2000x těžší těleso než je on sám, minimální tepelná vodivost - na tenké desce z aerogelu mohou ležet voskové pastelky, deska je odspodu zahřívána propan-butanovým hořákem, přesto se pastelky neroztečou, perfektně izoluje zvukově a tepelně izoluje (40x lépe než sklo, které je 1000x těžší) a tlumí vibrace. Nebudu chodit kolem horké kaše - tenhle materiál, který se taví až při 1 200°C má v Guinnessově knize rekordů celkem 15 zápisů! Už chápete proč člověk skoro odmítá věřit, že něco takového opravdu existuje?

    Aerogel se přímo nabízí k izolačnímu využití. Stačila by jen tenká vrstva kolem domů a vytápění by prakticky nebylo vůbec potřeba - teplo by ven neunikalo, stačilo by pouze teplo, které se uvolňuje z našeho těla. Vím, zní to divoce, ale musíme si uvědomit, že aerogelem bylo izolováno i americké vozítko Sojourner, které na Marsu pracovalo celé tři měsíce. V noci teploty klesaly k - 70°C, ale i přesto, že vozítko nebylo nijak vytápěno, v jeho útrobách bylo stále pohodových 21°C! Do povědomí široké veřejnosti se tenhle unikátní materiál dostal hlavně v souvislosti se sondou Stardust, která roku 2003 sbírala částečky kometárního prachu z komety Wild-2. Ano, hádáte správně - materiálem, který tato mikroskopická zrníčka zachycoval byl právě aerogel. Aby ale tenhle materiál neměl jen samé klady, musíme zmínit i některé jeho slabiny. Tou nejvýznamnější je, že se v kontaktu s vodou mění zpět na gel, navíc i když vypadá, že je čirý jako sklo, má ve větším objemu lehce namodralý nádech, což ho vylučuje z využití v optice a v dalších náhradách skla. To jsou ale jediné nevýhody. Jinak má aerogel dveře do světa široce otevřené. Jediným důvodem, který se je stále snaží zavřít je náročná a tím pádem i drahá výroba. Vědci se ale snaží nahradit křemík jinými prvky. Už se podařilo vytvořit aerogely z hliníku, zinku, uhlíku i cínu. Další prvky jsou stále ve fázi vývoje. Třeba se vědcům podaří při těchto pokusech objevit materiál, který nebude tolik náročný na výrobu a bude splňovat vlastnosti křemíkového aerogelu.

    Na závěr ještě musím objasnit na první pohled neobvyklý titulek dnešního postřehu. Aerogel se totiž kvůli své struktuře, lehkosti a celkovému vzhledu totiž nazývá "zmrzlý dým" "modrý dým" "jen o málo víc než nic" "zhmotnělé nic" a podobně. Všechny tyto názvy za sebou ale ukrývají materiál, o kterém ví jen málo lidí a ti, kteří o něm ví, tak tvrdí, že o něm vlastně vůbec nic neví. Je to jako kdyby k nám aerogel spadl z nějaké jiné dimenze. Tak moc se vymyká všem běžným látkám.

     Jaké jsou Vaše názory na aerogel? Překvapily vás jeho vlastnosti? Myslíte, že se v blízké době dočkáme jeho masového využití?  Napište nám o svých názorech! Pro své názory a dotazy využijte tento diskusní panel.