Co to jest najbardziej rozproszone ciało stałe?

Najbardziej rozproszonymi ciałami stałymi są aerożele, powstałe w wyniku poddania konwencjonalnego żelu suszeniu nadkrytycznemu. Suszenie w stanie nadkrytycznym umożliwia ekstrakcję płynu z żelu bez zapadania się matrycy żelu w wyniku działania kapilarnego. Suszenie w stanie nadkrytycznym wymaga wysokiej temperatury (705 ° F, 374 ° C) i ciśnienia (219 atmosfer). Zmusza ciecz do wejścia w stan nie do odróżnienia od gazu lub cieczy (cieczy nadkrytycznej), a następnie podgrzewa ją i powoduje, że przekształca się w gaz. Działanie kapilarne zapobiega się poprzez uniknięcie bezpośredniego przejścia ciecz-gaz, tak jak podczas odparowywania. Aerożel został wynaleziony przez Stevena Kistlera w 1931 r., Rzekomo jako część zakładu ze swoim przyjacielem, aby dowiedzieć się, kto może wydobyć płyn z dżemu, zachowując jednocześnie jego objętość.

Aerożele to niezwykły materiał. Aerożel, nazywany swoim wyglądem „zamrożonym dymem”, jest bardzo rozproszony i składa się z 99,8% powietrza. Jego gęstość wynosi tylko 3 miligramy na centymetr sześcienny (3 kg na metr sześcienny), 0,3% gęstość wody. Aerożel jest 3780 razy bardziej rozproszony niż ołów. Aerożel silikonowy znajduje się w niesamowitej 15 pozycjach w Księdze Rekordów Guinnessa, w tym w większości rozproszonych ciał stałych i najlepszym izolatorze termicznym. Aerożel został niedawno użyty przez NASA podczas misji sondy Stardust, aby uchwycić małe fragmenty komety Wild 2.

Pomimo niskiej gęstości aerożel może być łatwo obsługiwany. Pokryty 100-nanometrowymi otworami ma ogromną powierzchnię, dzięki czemu idealnie nadaje się do superkondensatorów. Aerożel jest tak fantastycznym izolatorem termicznym, że jego cienka warstwa chroni zapałki przed zapaleniem przez palnik. Jego wysokie właściwości izolacyjne spowodowały, że zaproponowano go do użycia w skafandrach kosmicznych i zbroi wojskowej.

Aerożel można wytwarzać przy użyciu różnych materiałów wyjściowych, w tym krzemu, tlenku glinu, chromu, tlenku cyny, a ostatnio węgla. Za pomocą nanorurek węglowych naukowcy z materiałów stworzyli aerożel zwany nanopianem węglowym, który ma tylko 1% gęstość wcześniej wytworzonych aerożeli, a gęstość powietrza jest tylko kilka razy. Nanopianka węglowa jest naprawdę najbardziej rozproszoną substancją stałą.