Аэрогель из бумаги. Будущее сегодня

Не прошло и месяца с момента публикации той самой статьи о стройматериалах будущего, как ученые из Национального Университета Сингапура совершили очередной прорыв в этой области. В качестве альтернативы пока что сверхдорогим вариантам на основе кремния и графена они представили дешевый аэрогель, полученный из наиболее распространенного вторсырья – макулатуры! Подробности под катом.

Аэрогель, являющийся одновременно одним из самых прочных материалов и лучшим в мире теплоизолятором, на 98% состоит из воздуха. А потому вес значительных его объемов исчисляется микрограммами. Способный выдерживать давление объектов, вес которых превышает его собственный в более чем 2000 раз без утраты структурной целостности и формы, он является одним из наиболее перспективных материалов в бесчисленном множестве сфер. От строительства до пошива одежды и борьбы с последствиями разливов нефти.

Но до недавнего времени практическое его использование вне стен лабораторий ограничивалось единичными моделями экипировки для экстремального альпинизма и арктических экспедиций. А так же в составе тепловых щитов-экранов в космических программах NASA. Причинами столь ограниченного применения являлись два фактора:

• сложный и дорогой процесс производства
• отсутствие мощностей для производтсва аэрогеля в больших промышленных масштабах. Этот пункт является прямым следствием предыдущего. Так как строительство таких заводов на основе существовавшего технологического процесса.

Мириться с таким положением вещей сколь-нибудь долго – не метод современной науки. А значит появление дешевых альтернатив было лишь делом времени. И на сей раз по каким-то неведомым причинам техногенное чудо явили миру не сыны дядюшки Ляо, но их сингапурские коллеги. В качестве заменителя дорогого графена и тугоплавкого кремния основой материала послужила обыкновенная целлюлоза. Таким образом получать аэрогель теперь возможно из обычной макулатуры.

Последовательность действий так же не предполагает какой-либо rocket science и высоких технологий. Более того, ее вполне можно назвать примитивной!

1. измельченная целлюлоза вымачивается в воде с сохранением определенной пропорции. Это позволяет разделить материал на отдельные микроскопические волокна.
2. в раствор добавляется специальная полимеризующаяся смола и доливается вода. Смола в последующих действиях будет играть роль загустителя и формирующего каркас компонента.
3. полученная смесь обрабатывается звуковыми волнами высокой частоты. Это делается для достижения максимальной однородности и равномерного распределения ингредиентов по всему объему. Такой процесс еще называют ультразвуковым миксером.
4. полученный состав замораживается при -18º С и выдерживается при такой температуре на протяжении 24 часов.
5. далее следует дополнительная “холодная обработка”. Полученная на предудщем шаге “ледышка” подвергается еще более глубокой сухой заморозке при температуре -98º С. На сей раз температурный режим выдерживается на протяжении 48 часов.
6. разморозка происходит в специальной печи путем прогрева до 120º C.

Вот и всё! Таким образом материал проходит полную дегидрацию и приобретает пористую структуру, свойственную аэрогелю. Остается снабдить целлюлозную “пену” покрытием из метилтриметоксилана для придания ей гидрофобных свойств. Полученный аэрогель, как и его в десятки раз более дорогие версии, состоит из воздуха на 98%, способен выдерживать огромное давление, обладает гибкостью и эластичностью, а так же способен впитать гигантское количества жидкости. При чем многоразово и без потери структурной целостности.

Да, выдерживать сверхвысокие температуры подробно кремниевым и графеновым собратьям целлюлозный аэрогель не может. Но служить утеплителем стен зданий, а так же отличной подкладкой для одежды – вполне. На этом сфера его применения, разумеется, не заканчивается. Специально для коммерциализации начинания была создана компания Bronx MRC. И, помня о простоте техпроцесса получения такого материала, ожидать промышленные его образцы осталось совсем не долго. До скорого!