Un equipo de investigación encabezado por el profesor Gao Chao ha desarrollado aerogel ultraligero:rompe el récord del material más ligero del mundo con una sorprendente flexibilidad y absorción de aceite. Este progreso se publica en la columna "Aspectos destacados de la investigación" en Naturaleza .
El aerogel es la sustancia más ligera registrada por el Libro Guinness de los récords mundiales. Recibe su nombre debido a sus poros internos llenos de aire. En 1931, El científico estadounidense Kistler produjo por primera vez aerogel con dióxido de silicio, y lo apodó "humo helado". En 2011, Laboratorio HRL, Universidad de California, Irvine, y el Instituto de Tecnología de California colaboraron en el desarrollo de aerogel de níquel con una densidad de 0,9 mg / centímetro cúbico, el material récord más ligero en ese momento. Ni siquiera podía causar deformaciones en las pelusas de las flores de diente de león. La imagen de aerogel de níquel fue seleccionada como una de las diez mejores imágenes de Naturaleza . Profundamente impresionado por la imagen, El profesor Gao Chao se preguntó:¿es posible desafiar el límite con material nuevo?
El equipo de Gao Chao ha estado desarrollando durante mucho tiempo materiales de grafeno macroscópicos, como fibras de grafeno unidimensionales y películas de grafeno bidimensionales. Esta vez decidieron hacer un material poroso tridimensional con grafeno para romper el récord. En su laboratorio, el periodista vio esponjas de carbono de diferentes tamaños, tan grandes como pelotas de tenis o tan pequeñas como un tapón de botella. Bajo un microscopio electrónico, Los nanotubos de carbono y el grafeno soportan numerosos poros. "Es algo así como grandes estructuras espaciales, como grandes estadios, con barras de acero como soportes y películas de alta resistencia como paredes para lograr ligereza y resistencia ". Presentó el candidato a doctorado Sun Haiyan." Aquí, los nanotubos de carbono son soportes y el grafeno es la pared ".
En los artículos publicados, la esponja de carbono desarrollada por el equipo de Gao es el poseedor del récord de material más ligero, con 0,16 mg / centímetro cúbico, menor que la densidad del helio. Se publicó un artículo relacionado en Materiales avanzados el 18 de febrero. Pero el equipo no está interesado en declararse para el Libro Guinness de los récords mundiales. El profesor Gao explica que el valor de este logro radica en su forma sencilla de desarrollar el material y el desempeño superior exhibido.
El principio básico del desarrollo de aerogel es eliminar el disolvente del gel y conservar la integridad. En el pasado, los científicos solían utilizar el método sol-gel y el método orientado a plantillas. El primero puede sintetizar aerogel a gran escala, pero con poca capacidad de control. Este último puede generar estructuras ordenadas; pero debido a su dependencia de la estructura fina y las dimensiones de las plantillas, la producción en masa era factible. El equipo del profesor Gao exploró un nuevo método, el método de liofilización:liofilizaron soluciones de nanotubos de carbono y grafeno para obtener una esponja de carbono que se puede ajustar arbitrariamente en cualquier forma. "Sin necesidad de plantillas, su tamaño solo depende del del contenedor. Un recipiente más grande puede ayudar a producir el aerogel en un tamaño más grande, incluso a miles de centímetros cúbicos o más ".
El título de la reseña en Nature es "Carbono sólido, elástico y ligero ". Este nuevo material es asombroso. Su aerogel es extremadamente elástico, rebotando cuando se comprime. Puede absorber hasta 900 veces su propio peso en aceite, solo aceite, no agua. Además, el aerogel puede absorber compuestos orgánicos a alta velocidad:un gramo de dicho aerogel puede absorber 68,8 gramos de compuestos orgánicos por segundo. Puede ser útil para hacer frente a derrames de hidrocarburos en el mar. "Quizás algún día cuando ocurra un derrame de petróleo, podemos esparcirlos en el mar y absorber el aceite rápidamente. Debido a su elasticidad, tanto el aceite absorbido como el aerogel pueden reciclarse ". Aparte de eso, el aerogel también se puede convertir en material de aislamiento de almacenamiento de energía de cambio de fase ideal, portador catalítico o compuesto eficiente.
El nuevo material es como un bebé recién nacido. Los científicos todavía están explorando sus aplicaciones y perspectivas con imaginación y creatividad para lograr un valor más práctico.
