Aerogeeli

Aerogeeli on kiinteää mikrohuokoista silikaattivaahtoa, säikeistä piidioksidia (SiO2)n. Aerogeelin keksijänä pidetään Samuel Stephens Kistleriä vuonna 1930.

Aerogeeliä pidetään maailman kevyimpänä kiinteänä aineena ja sitä nimitetään myös kiinteäksi savuksi. Aerogeelin tilavuudesta tyhjää on noin 95–99,98 %.

Aerogeelin ominaisuudet

Mekaaniset ominaisuudet 

Aerogeeli painaa pienimmillään noin 3 kg/m³.  Aine on puristuslujuudeltaan vahvaa, mutta iskunkestävyydeltään ja vetolujuudeltaan heikkoa. Aine vaurioituu joutuessaan kosketuksiin veden kanssa.

Lämmöneristyskyky 
Aerogeelin lämmöneristyskyky on poikkeuksellisen hyvä. Aineen lämmönjohtavuus on 0,015–0,020 W/(Km) ilmakehän paineessa, mutta eristyskyky paranee alipaineessa. Tyhjiöimällä saadaan lämmönjohtavuudeksi 0,004 W/mK (50 Mbar paineessa). Nykyisin käytettyjen eristeiden lämmönjohtavuus on noin kymmenen kertaa suurempi.

Cambridgen yliopistolla ainetta on käytetty koetalon lämmöneristeenä, jolloin on saatu aikaan ilman varsinaista lämmitysjärjestelmää lämpenevä passiivitalo. Teollista käyttöä hidastaa toistaiseksi aerogeelin kallis hinta.

Optiset ominaisuudet 
Aerogeeli on valoa läpäisevää. Aineen valon läpäisysuhde näkyvän valon alueella on 75 %.. Prototyyppinä on valmistettu muun muassa aerogeelitäytteisiä ikkunoita.

Äänitekniset ominaisuudet 
Aerogeelissä äänen nopeus on ainoastaan 100 metriä sekunnissa. Vinosti ainepintaan osuva ääniaalto muuttaa jyrkästi suuntaansa, joten periaatteessa aerogeelistä voitaisiin suunnitella ääntä suuntaavia linssejä, tai johtomaisia äänen kuljettimia.

Valmistus 
Aerogeeli valmistetaan sooli-geeli-tekniikalla vaahdottamalla sulaa lasimassaa paineilman ja katalyyttisen seosnesteen avulla. Tällöin muodostuu geeliä, jossa on äärimmäisen pieniä ja ohutseinäisiä nestetäytteisiä huokosia. Neste korvataan kaasulla, jonka jälkeen jäljelle jää säikeinen silikaattirakenne. Menetelmä kehitettiin kokeellisena Yhdysvalloissa Stanfordin yliopistossa jo 1930-luvulla.

Aerogeeliä valmistetaan levymäisenä ja raemaisena. Levymateriaalin koot ovat toistaiseksi varsin rajoitettuja, alle yhden neliömetrin.

Lähteet 

 
  Julkaistu myös internetissä.

Viitteet

Aiheesta muualla 

Tekniikka & Talous, Kari Peltonen: Halpa aerogeeli on tulevaisuuden supereriste?, 2.2.2012
 NASAn valokuvia aerogeelistä
Aerogel.org: What is Aerogel ? 
Svenska Aerogel 

Kolloidikemia
Rakennuseristeet