Oto najlżejszy materiał świata. Waży mniej niż powietrze

W latach 20. XX w. Kistler miał założyć się ze swoim kolegą Charlsem Learnedem o to, czy uda mu się usunąć z galaretki płyn, jednocześnie nie zmniejszając jej objętości. Jak się okazało, było to możliwe. W 1931 r. Amerykanin opublikował w magazynie naukowym „Nature” artykuł, w którym opisał cały proces.

Za życia naukowiec próbował zainteresować swoim wynalazkiem różnego rodzaju firmy, ale projekt został zawieszony ze względu na duże koszty produkcji. Dopiero niedługo po jego śmierci w 1975 r., francuski badacz Stanislaus Teichner opracował znacznie tańszą metodę wytwarzania aerożeli i dzięki temu materiał zyskał na popularności.

Aerożel może być tworzony z różnego rodzaju materiałów. Krzemu, grafenu czy cynianów platyny, a Kistler tworzył go nawet z gumy oraz jajek. Pierwszym krokiem jest wytworzenie galaretki np. krzemowej, którą następnie zanurzamy w metanolu, żeby wypłukać z niej wszelkąciesz. Tak obrobiony materiał poddajemy ekstrakcji nadkrytycznej w płynnym dwutlenku węgla. Na czym ona polega? Na takim zwiększaniu ciśnienia oraz temperatury, żeby przekroczyć ich krytyczne wartości dla danego płynu. Wtedy wszelka ciecz znajdująca się wewnątrz galaretki zmienia się w coś pomiędzy płynem oraz gazem, a my otrzymujemy, pozbawione cieczy ciało stało, czyli właśnie aerożel.

Aerożele są obecnie najlżejszymi substancjami stałymi na Ziemi. Ich gęstość jest najczęściej niewiele większa od gęstości powietrza, a może być nawet mniejsza! Japońskim badaczom z Nagoya University udało się stworzyć aerożel, który po podgrzaniu żarówkami halogenowymi lewitował w powietrzu!

Aerożel wygląda jak twardy i przezroczysty kawałek lodu, ale zdecydowanie nie topi się jak lód. Wręcz przeciwnie. Jest znakomitym izolatorem ciepła. To materiał o najmniejszym dla ciał stałych współczynniku przewodnictwa ciepła na świecie. Aerożele krzemionkowe pozostają stabilne do temperatury topnienia krzemionki, czyli ok. 1200 °C i do tego czasu cały czas słabo przewodzą ciepło.

Chociaż aerożel można stosunkowo łatwo zniszczyć, ponieważ jest niezwykle kruchy i mało odporny na uderzenia, to jednocześnie jest w stanie wytrzymać naprawdę duże ciężary. Wytrzymuje nawet nacisk rzędu 4000 razy masy własnej.

Aerożele są obecnie wykorzystywane głównie w procesie eksploracji kosmosu.  Na przykład NASA używa ich jako warstwy izolacyjnej w skafandrach kosmonautów czy też jako materiału do budowy kosmicznych łazików. Chronią one wszelką elektronikę przed niskimi temperaturami panującymi np. na Marsie. W podobnym sposób aerożele zastosowano m.in. w samochodzie sportowym Chevrolet Corvette C7.

Dzięki licznym małym porom aerożele świetnie sprawdzają się również do zbierania drobnych i szybko poruszających się pyłów. Pyłki takie nie rozbijają się o ich powierzchnię, tylko zostają pochłonięte, a ich prędkość wytraca się. W ten sposób NASA w projekcie Stardust wyłapywała pył kosmiczny z warkocza komety Wild 2.