هلام هوائي
الهلام الهوائي أو "إيروجل Aerogel" وهي مادة "هلامية"منخفضة "الكثافة" تم فيها استبدال المحتوى" السائل" للمادة "بالغاز". وكانت النتيجة نشوء مادة ذات كثافة منخفضة جدا ذات خواص متعددة ، من أهم تلك الخصائص قدرتها الكبيرة على العزل الحراري. ويطلق عليها أيضا اسم الدخان المجمد , و الدخان السائل وذلك لطبيعتها الشبه شفافة ، ولها ملمس يشبه" الرغوة "
تم إكتشاف المادة لأول مرة عن طريق ستيفن كستلر عام 1931 ، بعد رهان مع تشارلز ليرند حول إمكانية استبدال المحتوى السائل في إناء من الفواكه المحفوظة ، بالغاز دون حدوث إنكماش. .
وبالرغم من أن اسمها ، ايروجيل فهي جامدة ،وهى مادة جافة ولا تشبه الجيل في خصائصها الفيزيائية ، والاسم يأتي من حقيقة أنها مستمدة من المواد الهلامية. الضغط بهدوء على ايروجيل عادة لا يترك أثرا ، وعندما تضغط بقوة أكبر سوف يترك أثر الضغط ظاهرا. ويكفي الضغط بقوة كي يؤدي ذلك إلى انهيار كارثي في بنية المادة الهلامية ، الأمر الذي يؤدي إلى تحطيمه مثل خاصية الزجاج المعروف باسم تفتيت وبالرغم من أن الأنواع الحديثة لاتعاني من تلك الظاهرة . بالرغم من الحقيقة القائلة إنه عرضة للتحطم، إنها قوية جدا هيكليا. الحاملة لها قدرات رائعة ويرجع ذلك إلى بنيتها الحاملة القوية و يعبر عنها بالهيكل الميكروي ذو التغصنات (معدنية) والذي فيه جزئيات كروية بحجم متوسط 2–5 نانومترا ،حيث تنصهر معا في مجموعات.
هذه المجموعات تشكل بنية ثلاثية الأبعاد مساميته العالية من السلاسل الفركتلية تقريبا ، مع مسام أقل بقليل من 100 نانومتر. فإن متوسط الحجم والكثافة المسامية يمكن السيطرة عليها أثناء عملية التصنيع.
ايروجيل هي عوازل حرارية جيدة لأنها تقوم بإلغاء ثلاث من النواقل الحرارية (تيارات الحمل، التوصيل، و الإشعاع).
تلك العوازل موصلة سيئة لأنها تتألف بشكل كامل تقريبا من الغاز, والغازات هى موصلات سيئة للحرارة.
وبسبب طبيعته الاسترطابيية، فإن ايروجيل يبدو جافا ويعد مادة مجففة قوية. وينبغي للأشخاص الذين يتعاملون مع هذه المادة لفترات طويلة ارتداء القفازات لمنع ظهور بقع جافة هشة على الجلد.
إيروجل السيليكا هي أكثر الأنواع الشائعة من الهلام الهوائي وأكثرها دراسة واستخدما. وهي مادة تعتمد في أساسها على السيليكا وتحضر من هلام السيليكا. وفي 18 نوفمبر 2011، أعلنت كأخف مادة في العالم، حيث تبلغ كثافتها 0.9 مليغرام لكل سنتيمتر مكعب.
يتم تحديد مدى ملاءمة الأيروجيل بتدني مؤشر الانكسار، وملء الفجوة بين الغازات والسوائل ، والشفافية ، والحالة الصلبة ، مما يجعلها أسهل استخداما من السوائل المبردة أو الغازات المضغوطة. كتلتها المنخفضة أيضا من الأشياءالمفيد للبعثات الفضائية.
تعتبر عمليات الاستخراج السريعة الفوق حرجة من أهم العمليات لإنتاج الهلام الهوائي (الأيروجيل، كعملية (التجفيف فوق الحرج) عن طريق زيادة درجة حرارة وضغط المائع للحصول على مائع في حالة فوق حرجة ثم بخفض الضغط ، يتم بشكل آني (فوري) بتحويل السائل المكون للبنية الهلامية إلى الحالة الغازية ومن ثمة استخراجه بشكل فوري من الهلام الهوائي (الأيروجيل) لضمان عدم انهيار هيكل الشبكة الثلاثية الأبعاد الهشة المكونة لحجم الهلام (الجيل)، بينما يمكن القيام بعملية التجفيف الحرج مع (الإيثانول) –السائل المكون للهلام مع المادة الصلبة- عند ضغط ودرجة حرارة عالية ، قد تؤدي هذه العلملية إلى ظروف تصنيع خطيرة، تعتبر طريقة (تبادل المذيبات) أكثر أمنا عند ضغوط ودرجات حرارة أقل منها في عملية (التجفيف فوق الحرج) وذلك عن طريق استبادل الإيثانول بسائل (الأسيتون) والوصول إلى أفضل امتزاج تدريجي للهلام ومن ثم إضافته إلى ثاني أكسيد الكربون المسال ثم رفع ثاني أكسيد الكربون إلى الحالة (فوق الحرجة)، كما تعتبر عمليه (الحقن المباشر فوق الحرج) كبديل أفضل من (التجفيف فوق الحرج) بحيث يتم حقن ثاني أكسيد الكربون (فوق الحرج) في وعاء ضغط يحتوي على الهلام، تنتهي العملية بازاحة السائل المكون للهلام وإزالته بالكامل واستبداله بالغاز دون السماح لهيكل الهلام بالانهيار أو فقدان الحجم.