Un equipo de científicos internacionales ha creado una nueva forma de Aislamiento de bajo costo basado en las alas de una libélula.

El material, conocido como aerogel, es el material más poroso conocido por el hombre y ultraligero, con una pieza del tamaño de un automóvil familiar que pesa menos de un kilogramo.

Comenzando como un gel de sílice húmedo, similar en estructura a la gelatina, el material se seca cuidadosamente para crear una fuerte, material poroso. Pero hasta ahora eliminar las moléculas de agua sin colapsar la fina estructura de sílice ha sido un largo, proceso difícil y costoso y, como consecuencia, el uso de aerogeles se ha limitado a unas pocas tareas altamente especializadas, como la colección de polvo de estrellas en el espacio.

Ahora, un equipo de expertos dirigido por la Universidad de Newcastle, REINO UNIDO, ha logrado replicar el proceso a bajo costo imitando la forma en que la libélula seca sus alas.

En lugar de secar la sílice a alta temperatura y presión, el equipo usó bicarbonato de sodio (el mismo que se usa para hacer que los pasteles crezcan) para 'soplar' las moléculas de agua, atrapando gas de dióxido de carbono en los poros.

Publicando sus hallazgos hoy en la revista académica Materiales avanzados , el equipo dice que el siguiente paso será ampliar el proceso para crear paneles más grandes que se puedan usar para aislar nuestras casas y edificios.

Dra. Lidija Šiller, coautor principal y científico a nanoescala de la Universidad de Newcastle que trabajó en la investigación con el Dr. Xiao Han, Khalil Hassan y el Dr. Adrian Oila, también de la Universidad de Newcastle, explica:

"El potencial de este descubrimiento en términos de reducción del uso de energía y, por lo tanto, nuestras facturas de energía es realmente emocionante.

"Los aerogeles son un material asombroso:seguro, livianos y diez veces más aislantes de lo que estamos usando ahora, pero hasta ahora han estado fuera del alcance de la mayoría de nosotros porque son muy costosos de fabricar. Nuestra investigación es un paso hacia su amplia disponibilidad ".

Aprendiendo de la naturaleza

Las libélulas pertenecen al orden de insectos conocido como Odonata, que significa "mandíbula dentada" debido a sus piezas bucales dentadas.

"Estos insectos antiguos existían mucho antes de que evolucionaran los dinosaurios, "explica Dejan Kulijer, del Museo Nacional de Bosnia y Herzegovina.

"Son uno de los grupos de insectos más antiguos en emprender el vuelo e incluyen al insecto más grande que jamás haya existido, la Griffenfly, que tenía una envergadura de más de 70 cm".

Sus alas son porosas, estructura en capas similar a un aerogel y son tan fuertes y livianos que pueden transportar al insecto hasta 30 millas en una hora.

"Las alas de una libélula son un aerogel ultraligero, que representan menos del 2% del peso corporal total del insecto, y sin embargo, son tan fuertes que pueden transportar al insecto a miles de kilómetros a través de océanos y entre continentes. "dice el Dr. Šiller, que trabajó en la investigación junto con colegas de la Universidad de Newcastle, Universidad de Durham y Universidad de Limerick, Irlanda, así como expertos del Museo Nacional de Bosnia y Herzegovina.

"La mayor parte de su ciclo de vida, la libélula pasa bajo el agua en su etapa larvaria (un período que varía de 30 días a varios años). El cambio de larva a insecto volador adulto representa cambios irreversibles en la morfología y fisiología. Este proceso de metamorfosis puede tardar entre 20 min y varias horas, dependiendo de la especie. Cuando la libélula emerge de su piel larvaria, sus alas son como gelatina pero en muy poco tiempo se expanden y endurecen hasta secarse por completo.

"Lograr esto, sus cuerpos producen moléculas de bicarbonato que liberan gas de dióxido de carbono que regula la presión corporal y seca las alas al mismo tiempo. Esto 'sopla' el agua para dejar un seco, estable, estructura ligera y fuerte.

"Replicamos este proceso en el laboratorio con el aerogel, soplando el agua a temperatura ambiente y con bicarbonato de sodio ".

Aisladores ideales

Los aerogeles se descubrieron por primera vez en 1931. Por lo general, pesan alrededor de 0,1 g / cm3 y están compuestos por un 95% de aire. Tienen una conductividad térmica similar a un panel de vacío, lo que los convierte en aislantes ideales, no solo para mantener el calor, pero también mantienen las casas frescas.

Sus propiedades aislantes y robustez frente al envejecimiento, la humedad y la perforación los convierten en materiales ideales para el aislamiento en edificios, pero hasta ahora el alto costo de producción ha limitado su uso.

Al agregar disolventes de bicarbonato a los geles de sílice y utilizar un proceso químico innovador, el equipo forzó la producción de dióxido de carbono para secar el gel de adentro hacia afuera. Al mismo tiempo, el CO2 queda atrapado en la delicada estructura, Previniendo el colapso del aerogel.

El autor principal conjunto, el Dr. Xiao Han, Universidad de Newcastle, dijo que la nueva técnica reduciría el costo de producción en un 96%, de alrededor de $ 100 a $ 4 por kilogramo.

"Como las alas de una libélula, Nuestro material de aerogel está formado por capas ultrafinas de sílice, lo que significa que podemos crear una estructura más fuerte. El siguiente paso será ampliar el proceso para producir paneles de aislamiento que se puedan usar en hogares y edificios para ayudar a reducir nuestro uso de energía y, en última instancia, nuestras facturas ".