Aerogel

Aerogel se jako duch vznáší v prostoru přidržován jen konečky prstů výzkumných pracovníků. Přesto se vyznačuje vlastnostmi, jaké byste u jiných materiálů hledali jen těžko. Především je jedním z nejlepších tepelných izolantů. Je také pevnou látkou s nejmenší známou hustotou. Blok aerogelu o velikosti průměrného dospělého člověka váží pouze půl kilogramu a je schopen udržet váhu malého osobního automobilu. Pro svou podobu ztuhlého dýmu si vysloužil přezdívku "zmrzlý dým" nebo "téměř vůbec nic". Obě přezdívky dokonale vystihují jeho vlastnosti, neboť 99,98 % jeho objemu tvoří úplně obyčejný vzduch.

To podstatné je ale obsaženo právě ve zbývajících dvou setinách procenta. Je to materiál budoucnosti, chemický prvek podobný uhlíku, ale neskonale odolnější - křemík. Právě díky křemíku je aerogel předurčen k velké slávě v nejbližší budoucnosti. 

Vysoušení tlakem

Dnes se aerogel vyrábí za zvláštních podmínek při vysokých tlacích. Zpočátku má aerogel podobu gelu z oxidu křemičitého (SiO2). Vlastnosti, jimiž připomíná želatinu, mu dodává příměs vody a kapalného oxidu uhličitého (CO2). Pak se však veškerá kapalná složka za obrovského tlaku z gelu odstraní. Vznikne tak těleso s miliardami skořápek z křemíku, které drží nesmírně pevně svou strukturu obrovskou silou vazeb mezi molekulami. Celý tento proces se nazývá superkritické vysoušení a jedině během tohoto děje nedojde v křemičitém gelu k deformaci a zhroucení křemíkových skořepin. Jinak řečeno - jedině při tomto pracovním postupu ona chemická a nejedlá želatina nesplaskne.

Dokonalá izolace

Díky pevným a nepružným miniaturním skořápkám z oxidu křemičitého je aerogel perfektním izolačním materiálem a je také nesmírně odolný vůči vibracím a vlnění. Zatímco vlnové délky světla jsou natolik krátké, že procházejí aerogelem téměř beze změny, tepelné vlny se již přes blok aerogelu dostanou jen těžko. Také jiný druh vlnění - zvuk - aerogelem téměř vůbec neprojde. Nám se tak nabízí neuvěřitelná škála jeho možného využití.

Budoucnost patří aerogelu

Proč vlastně už dávno nevyužíváme dokonalých vlastností aerogelu v našich domácnostech? Celá věc má totiž háček. Aerogel lze zatím vyrábět jen ve vysokotlakých laboratorních pecích. Velkovýrobu dosud nikdo nedokázal zajistit, a tak se aerogel využívá jen v kosmických programech a v nemnoha přístrojích. Přesto nebude trvat dlouho a také my se snad budeme moci postupně zbavovat topných těles. Tenké pláty aerogelu umístěné ve stěnách domů a pod podlahami bytů promění naše domovy v místa, kde nám v zimním období bude příjemně teplo a v létě naopak nebudeme trpět horkem. Chladicí vozy ušetří ohromnou spoustu energie a zlevní i cestování letadly. Výrazně se také omezí znečišťování Země, neboť druhotným efektem používání aerogelu bude snížení emisí skleníkových plynů (těch, které způsobují zvětšování ozonové díry).

Materiál pro příští generace

Další nezanedbatelnou výhodou bude využití aerogelu v oknech. Jeho izolační vlastnosti zde vyniknou nejlépe - letní slunce opírající se do okenních tabulek nebude znamenat nedýchatelné dusno v pokoji, v zimě nás nebude mrazit při pohledu na zasněžené stromy či na vyúčtování spotřeby energie. Ale i zde je háček, který průmyslové využití aerogelu brzdí. Mimo příliš náročnou výrobu je druhým problémem jeho namodralá barva, a tedy drobné optické zkreslení obrazu. Ony zmíněné křemíkové skořápky totiž mají dvojí velikost a ty větší lámou na svém povrchu světelný paprsek a způsobují posun světla k modrému oboru spektra. Tento problém se daří odstranit zatím jen v podmínkách mikrogravitace - tedy na oběžné dráze. Výzkum však probíhá mílovými kroky a možná, že se prvního výrobku využívajícího "zmrzlý dým" dočkáme již velmi brzo.

KDE SE VZAL?

Za vznik aerogelu vděčíme přátelskému utkání dvou vědců ze Standfordské univerzity v USA (Dr. Kistlera a Dr. Learneda) již v roce 1931. Soutěžili, komu se podaří odsát ze želatiny v zavařovací sklenici vodu tak, aby neztratila svůj objem (ano, želatinou je míněna přesně ta průhledná hmota, jako bývá např. na vašem narozeninovém dortu). Tato prostá dětská hra tak dala vzniknout materiálu neuvěřitelných kvalit a nám ukázala nejen metodu jeho výroby, ale také jeho materiální podstatu. Soutěž tenkrát vyhrál Dr. Kistler a své výsledky publikoval ještě v témže roce.

ŠETŘENÍ ENERGIÍ

Perfektní tepelná izolace je jedním nejsnazších způsobů šetření energie. Aerogel má čtyřicetkrát lepší izolační vlastnosti než sklo a přitom váží jen jeho tisícinu. Jedná se doslova o převrat v oblasti energetických úspor. Jen díky aerogelu mohlo např. více než tři měsíce pracovat kosmické vozítko Soujourner na planetě Mars. Během noci klesaly teploty na jeho povrchu až na -67 oC. Ale aerogel zabezpečoval vozítku tak dokonalou izolaci, že v něm teplota neklesla pod 21 oC! Vozítko samozřejmě žádný vlastní tepelný zdroj nemělo. 

Zdroj:   http://www.oknavesmiru.cz/index.php?option=com_content&task=view&id=75&Itemid=92