Todo empezó en 1931, hace más de 80 años, cuando Samuel Stevens Koestler inventó los aerogeles, los materiales más ligeros de la época y al mismo tiempo muy duraderos.

La calma se mantuvo durante 80 años, hasta 2011, cuando el material de microred grafeno se convirtió en el material más ligero. Su densidad era de sólo 0,9 mg por 1 cm cúbico y era 4 veces menor que la de los aerogeles. A partir de ese momento comenzó verdadero avance en la investigación e invención de materiales ultraligeros.

En menos de un año, los científicos lograron crear aerógrafo y hacerlo 4 veces más liviano que el grafeno. La densidad del aerógrafo fue de 0,18 mg/cm3.

El desafío fue aceptado y ya hay un resultado: los científicos chinos intentaron hacer un sistema universal material ligero y el resultado fue un aerogel a base de grafeno con el indicador Gravedad específica 0,16 mg/cm3. Para que quede claro con qué tipo de material ligero estamos tratando, comparémoslo con el aire. es 6,5 veces más ligero que el aire.

¿En qué consiste este aerogel a base de grafeno? Se trata de un material poroso a base de carbono (carbono), que se somete a liofilización. Nombre oficial material abierto “grafeno-aerogel”.

Propiedades únicas del material:

• alto coeficiente de elasticidad;
• conductividad eléctrica;
• coeficiente de adsorción - 900.

Esto significa que al ser más liviano que el aire (sí, puede volar y necesita ser atado como globo) y al tener una estructura porosa Puede absorber una sustancia que pesa 900 veces su peso.. Ya están surgiendo ideas para utilizar el “aerogel de grafeno” como reciclador del petróleo derramado en los mares y océanos. En particular, el grafeno y el aceite recolectado se pueden reutilizar después del ensamblaje.

Conductividad eléctrica del material. probablemente será de interés para los fabricantes de productos electrónicos y tecnología móvil, donde el peso del dispositivo en ocasiones juega un papel muy importante.

Fue inventado por un grupo de científicos liderados por el profesor chino Gao Chao de la Universidad de Zhejiang y causó sensación en mundo científico. El grafeno, un material increíblemente ligero en sí mismo, se utiliza ampliamente en la nanotecnología moderna. Y los científicos lograron obtener de él un material poroso, el más ligero del mundo.

El aerogel de grafeno se fabricó del mismo modo que otros aerogeles: mediante secado por sublimación. Una esponja porosa hecha de material de carbono y grafeno copia casi por completo cualquier forma, lo que significa que la cantidad de aerogel depende únicamente del volumen del recipiente.

Por propiedades químicas El aerogel tiene una densidad menor que el hidrógeno y el helio. Los científicos han confirmado su gran resistencia y elasticidad. Y esto a pesar de que el aerogel de grafeno absorbe y retiene volúmenes. materia orgánica¡casi 900 veces su masa! 1 gramo de aerogel puede absorber literalmente 68,8 gramos de cualquier sustancia insoluble en agua en un segundo. Esto es sorprendente y quizás muy pronto todos los bares de poeli.ru y todos los hoteles utilicen este material para sus propios fines de atraer visitantes.

De gran interés para la comunidad ambientalista fue otra propiedad del nuevo material: la capacidad de la esponja de grafeno para absorber sustancias orgánicas, lo que ayudará a eliminar las consecuencias de los accidentes provocados por el hombre.

Propiedad potencial del grafeno como catalizador. reacciones químicas, está destinado a ser utilizado en sistemas de almacenamiento y en la fabricación de materiales compuestos complejos.

Impresión 3D con aerogel de grafeno

• impresoras 3D,
• Ciencia popular *

Este artículo es una traducción de “Ahora puedes imprimir en 3D uno de los materiales más livianos del mundo” del sitio qz.com, y agregué un poco del mío.

Ahora, científicos de la Universidad Estatal de Nueva York (SUNY) y la Universidad Estatal de Kansas han publicado en la revista Small sobre un método de impresión 3D con aerogel de grafeno. Esta tecnología simplifica el moldeo de productos a partir de este material y amplía el ámbito de su aplicación.

El grafeno es una capa de átomos de carbono de un átomo de espesor. Se recibió por primera vez en 2004. Y desde entonces ha sido promocionado como un material sorprendente por su resistencia, ductilidad y conductividad. El aerogel es esencialmente un gel normal en el que el agua se reemplaza por aire. El aerogel de grafeno es conocido por su alta compresibilidad (por lo que puede soportar alta presión sin colapsar) y alta conductividad. La propia estructura del material, que le confiere estas cualidades, dificulta su uso en la impresión 3D. Normalmente, para la impresión 3D de aerogel, el material base se mezcla con otros ingredientes, como un polímero. Después de darle la estructura, se elimina el polímero. proceso quimico(disolventes, etc.). Este método no es adecuado para producir productos a partir de aerogel de grafeno porque Destruirá la estructura del grafeno.

Científicos de SUNY Buffalo y la Universidad Estatal de Kansas han encontrado una solución a este problema. Mezclaron óxido de grafeno con agua e imprimieron en 3D esta mezcla sobre un sustrato a una temperatura de -25 C°. Entonces congelaron cada capa impresa usando hielo como soporte.

Una vez completado el proceso de impresión, se eliminó el hielo. nitrógeno líquido- secado por sublimación. De esta forma eliminaron el agua de la estructura sin dañar la microestructura. Posteriormente, el material se calentó para eliminar el átomo de oxígeno. Como resultado, solo quedó grafeno en el aerogel. La densidad del material así obtenido osciló entre 0,5 kg/m3 y 10 kg/m3. La densidad del aerogel más ligero obtenido es de 0,16 kg/m3.
Ahora investigadores de SUNY y la Universidad Estatal de Kansas están trabajando para adaptar su tecnología para imprimir con otros aerogeles.

Y por último les hablaré de uno delicioso. zona interesante aplicación de aerogel.

Nuevo sistema de cocción de súper alta tecnología

Bose presentó un sistema de cocción (video en el enlace) compuesto por una placa de inducción con lector RFID y capacidad de monitorear y alimentar un sensor de temperatura inalámbrico, así como una olla (sartén) con una pared interior hecha de conductor de corriente eléctrica. material, que es un calentador, una pared exterior hecha de no conductor electricidad Material y relleno de aerogel entre dos paredes. La sartén también tiene una etiqueta RFID incorporada y un sensor de temperatura inalámbrico alimentado por inducción. Así, el resultado es una cacerola que puedes sujetar por el fondo con las manos desnudas mientras hierve agua en ella sin miedo a quemarte. La elección del aerogel como aislante térmico está determinada por una serie de requisitos, como la capacidad de soportar altas temperaturas, ligereza, baja conductividad térmica(Para los aerogeles, la conductividad térmica se encuentra entre los paneles de vacío y el aislamiento de espuma de poliuretano, más cerca de los paneles). Cuando se coloca la sartén sobre la encimera, la comida/líquido se calienta mediante calentamiento por inducción de la pared interior de la sartén. Comentario implementado a través de un sensor de temperatura, por lo que en lugar de establecer una cierta potencia suministrada al elemento calefactor, se utiliza el ajuste de temperatura superficie interior cacerolas, que es casi igual a la temperatura de los alimentos (baja intensidad energética y alta conductividad térmica de la capa interior).

PD Estamos un paso más cerca de hacer realidad la mesa “mágica” de IKEA.

Según los científicos, el material que "obtuvieron" se caracteriza por una resistencia y elasticidad extremadamente altas. Es capaz de recuperar rápidamente su forma después de la compresión, absorber y retener un gran volumen de sustancias que no se disuelven en agua, hasta 900 veces su propio peso.

Un material llamado aerógrafo, creado el año pasado, no logró conservar el título de material ligero en el mundo. La corona la tuvo que dar un nuevo aerogel elaborado a partir de grafeno, el material milagroso del siglo XXI. La densidad del material ultraligero es menor que la del helio y la mitad que la del hidrógeno.

El nuevo material fue desarrollado por un grupo de investigadores dirigido por el profesor Gao Chao del laboratorio del Departamento de Tecnología y Ciencia de Polímeros de la Universidad de Zhejiang (China).

Los aerogeles, creados originalmente en 1931 por el científico e ingeniero químico estadounidense Samuel Stevens Kistler, Últimamente comenzó a recibir mucha atención. En 2011, un aerogel basado en multicapa. nanotubos de carbon(MCNT), también conocido como humo helado, con una densidad de 4 mg/cm3 ha dado paso al material más ligero del mundo con estructura de microrrejilla, cuya densidad es de 0,9 mg/cm3. Posteriormente fue desplazado por el aerógrafo (0,18 mg/cm3), cuyo triunfo resultó igualmente efímero. Hoy la palma pertenece al aerogel de grafeno. Su densidad es de 0,16 mg/cm3.

Los investigadores ya tienen experiencia en la creación de materiales macroscópicos de grafeno, en particular fibras unidimensionales y películas bidimensionales hechas de grafeno. Para establecer el récord, sólo tuvieron que añadir una dimensión y conseguir un material poroso tridimensional.

En lugar de la tecnología sol-gel y otros métodos utilizados para crear aerogeles, Gao utilizó nueva manera secado, lo que ayudó a crear una esponja de carbón con una forma personalizable.

“No es necesario utilizar plantillas porque el tamaño del material depende directamente del tamaño del contenedor. Cuanto más grande sea el recipiente, más aerogel. Podemos hablar de miles de centímetros cúbicos y ese no es el límite”.

Según los científicos, el material que "obtuvieron" se caracteriza por una resistencia y elasticidad extremadamente altas. Es capaz de recuperar rápidamente su forma después de la compresión, absorber y retener un gran volumen de sustancias que no se disuelven en agua, hasta 900 veces su propio peso. Es difícil de creer, pero en un segundo, un gramo de aerogel absorbe hasta 68,8 gramos de materia orgánica, lo que lo hace atractivo para su uso en sitios de derrames de petróleo.

“Quizás algún día ayude a prevenir un desastre ambiental. Gracias a las propiedades elásticas del material, el aceite y el aerogel recogidos se pueden reciclar”, afirma Gao.

Los investigadores están estudiando las posibilidades de utilizar el nuevo material. Según ellos, el aerogel de grafeno se puede utilizar como material aislante, soporte de catalizador o compuesto de alto rendimiento.

Desde 2011, los científicos han desarrollado varios materiales innovadores, que a su vez ostentaron el título de “el material más ligero del planeta”. Primero, un aerogel a base de nanotubos de carbono (4 mg/cm3), luego un material con estructura de microred (0,9 mg/cm3) y luego aerógrafo (0,18 mg/cm3). Pero hoy en día el material más ligero es el aerogel de grafeno, cuya densidad es de 0,16 mg/cm3.

Este descubrimiento, realizado por un grupo de científicos de la Universidad de Zhejiang (China) bajo la dirección del profesor Gao Chao, causó auténtica sensación en ciencia moderna. El grafeno en sí es un material inusualmente ligero que se utiliza ampliamente en la nanotecnología moderna. Primero, los científicos lo utilizaron para crear fibras de grafeno unidimensionales, luego cintas de grafeno bidimensionales y ahora se añadió una tercera dimensión al grafeno, dando como resultado un material poroso que se convirtió en el material más ligero del mundo.

El método para producir material poroso a partir de grafeno se llama liofilización. Otros aerogeles se preparan de la misma forma. La esponja porosa de carbono y grafeno es capaz de repetir casi por completo cualquier forma que se le dé. En otras palabras, la cantidad de aerogel de grafeno producida depende únicamente del volumen del recipiente.

Los científicos declaran audazmente cualidades como alta resistencia y elasticidad. Al mismo tiempo, el aerogel garfen es capaz de absorber y retener volúmenes de sustancias orgánicas hasta 900 veces mayores. propio peso! Así, en un segundo, 1 gramo de aerogel puede absorber 68,8 gramos de cualquier sustancia que no se disuelva en agua.

Esta propiedad del material innovador interesó inmediatamente a los ecologistas. Después de todo, de esta manera se pueden eliminar rápidamente las consecuencias de accidentes provocados por el hombre, por ejemplo, utilizando aerogel en los lugares de derrames de petróleo.

Además de los beneficios medioambientales, el aerogel de grafeno tiene un enorme potencial energético y, en particular, está previsto su uso en sistemas de almacenamiento. En este caso, el aerogel puede ser un catalizador de determinadas reacciones químicas. Además, el aerogel de grafeno ya está empezando a utilizarse en materiales compuestos complejos.