Аерогелът – материал на бъдещето

Вследствие на технологичния напредък в последните десетилетия се наблюдава бум на нови строителни, производствени и монтажни методи и технологии. Освен това все повече усилия са насочени към откриването на нови материали или подобряването на съществуващите, както и откриването на нови области на приложение за тях. Когато става дума за строителство, често пъти определящ фактор за това дали един материал е качествен или не се оказват неговите физико-механични свойства. Синтезът между високоефективност, широк спектър от потенциални приложения и достъпна цена е основна цел на науката в процеса на откриване на материалите на бъдещето.

Може ли да се окаже, че вече сме открили един от тези материали?

Източник: designboom.com

Един от най-интересните примери за синтетично получен високоефективен материал е аерогелът.

Той намира все по-голямо приложение в различни технологични отрасли, сред които е и строителството. Съществуват дори негови прозвища, които включват изрази като “замръзнал дим”, “твърд въздух”, “твърд облак” и други.

Източник: interestingengineering.com

Какво обаче го прави толкова иновативен?

Аерогелът представлява порьозен ултралек материал. Получава се, когато течният компонент на даден гел бива заменен с газ. В резултат, крайният продукт е материал с висока твърдост и ниска плътност – порите заемат от 90% до 99% от обема му. Той притежава изключително ниски нива на топлопроводимост, а освен това е хигроскопичен и негорим.

След първоначалното му създаване през 1931г. в резултат на усилената работа на химика Стивън Кистлър (Steven Kistler) материалът не намира значително приложение за дълъг период от време. Едва към края на миналия век става популярен най-вече благодарение на факта, че започва да се използва от НАСА като материал, влаган във външните обвивки и филтрационните системи на различни космически апарати. Най-известният пример за това е проектът „Стардъст“ от края на 90-те години, предназначен за изследване на кометата Уайлд 2.

Аерогелът, използван за мисията “Стардъст” | Източник: astronet.ru

Аерогеловете могат да се произвеждат на основата на различни химически съединения, свойствата на които сами по себе си могат да разширят гамата от и без това многобройните уникални свойства на материала. Така за аерогеловете се намират нови приложения. Те могат да се използват като газови и течни филтри, изолатори, огнеупорни прегради и много други.

Тухла от аерогел | Източник: fractal.institute

Най-разпространени са кварцовите аерогелове, на които се приписва и рекордът за най-малка плътност на твърдо тяло в света – 1,9 кг/куб.метър, или около 500 пъти по-ниска от тази на водата. Въглеродните аерогелове отразяват само 0,3% от излъчената слънчева светлина и поради това се използват като светлинни поглъщатели.

Въпреки многобройните си качествата, аерогеловете притежават един основен недостатък – високата цена. Поради ограничения брой производствени предприятия в света и спецификата на технологията за създаването им, те не могат да се прилагат в масовото производство и строителство, тъй като това би било икономически необосновано.

Източник: designboom.com

Съществуват ли възможности за понижаване на цената на аерогела?

Това е възможно по няколко различни начина, като за най-ефективен се смята използването на добавки. Въпреки че това понижава изолационните му качества, те остават многократно над минималните изисквания и реални загуби при приложение в строителството не се отчита.

Какви са най-големите ползи от приложението му в строителството?

Аерогелът би могъл да се прилага както в чистата си форма, така и след смесване с други добавки. Във всеки случай, най-широко приложение в строителството за него може да бъде намерено сред топлоизолационните системи. Ако вземем за пример основния продукт, то той би могъл да постигне изключително високи резултати само с полагането на пласт с дебелина 1-2 см. Често пъти се прилага в отделни, специфични зони – снадки и фуги, изискващи допълнително топлоизолиране, както и места в сградата, определени като термомостове. Предпоставки за това са както цената, така и фактът, че не може да се произвежда в големи размери.

Основни източници:
https://www.aerogel.com/
https://www.designingbuildings.co.uk/wiki/Aerogel_insulation_for_buildings