Diseño multiescala de aerogel nanofibroso cerámico hipocristalino. a, Modos de deformación y los correspondientes ν y α de células fibrosas cerámicas cristalinas (C), amorfas (A) e hipocristalinas (H) bajo excitaciones mecánicas y térmicas. La barra de escala de colores indica la variación de la cerámica de amorfa a cristalina mediante el uso de una huella digital basada en la entropía local para caracterizar la cristalinidad de cada átomo en el sistema simulado. b, Ilustración del diseño de la arquitectura en zig-zag a base de cerámica fibrosa hipocristalina. Las unidades de las barras de escala de colores son milímetros, presentando valores de desplazamiento absolutos en el cálculo de ν y α. Las celdas de triángulo, cuadrado y pentágono son las unidades de construcción para ensamblar la estructura fibrosa del aerogel. Crédito:Naturaleza (2022). DOI:10.1038/s41586-022-04784-0
Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Harbin, en China, en colaboración con un colega de EE. UU., ha desarrollado un nuevo tipo de aerogel para su uso en aplicaciones de materiales de aislamiento térmico flexible. En su artículo publicado en la revista Nature , el grupo describe cómo hicieron su aerogel y qué tan bien funcionó cuando se aplicó calor extremo.
Trabajos anteriores han demostrado que los aerogeles fabricados con materiales cerámicos funcionan muy bien como aislantes térmicos:sus densidades muy bajas tienen una conductividad térmica muy baja. Pero estos materiales son frágiles, por lo que no están disponibles para su uso en aplicaciones de materiales flexibles, como trajes para bomberos. También tienden a descomponerse cuando se exponen a temperaturas muy altas. En este nuevo esfuerzo, los investigadores han desarrollado un método para fabricar un aerogel a base de cerámica que se puede utilizar en aplicaciones flexibles y que además no se descompone cuando se expone a temperaturas muy altas.
Para crear su aerogel, los investigadores adoptaron un enfoque novedoso:empujaron un precursor de zirconio-silicio, utilizando una jeringa de plástico, en una cámara con un flujo de aire turbulento, un enfoque de electrohilado que produjo un material cerámico que se parecía al algodón de azúcar. Luego doblaron el material resultante en un patrón en zig-zag y lo calentaron a 1100 ° C. Calentarlo de tal manera cambió la textura del material de un estado vítreo a un nanocristal. El estudio del material resultante utilizando un espectroscopio mostró que su enfoque había dado como resultado la creación de un material con fragmentos nanocristalinos incrustados en una matriz de circón amorfo, un aerogel flexible fabricado con una cerámica que no era propensa a descomponerse a altas temperaturas.
Los investigadores probaron el material usándolo para aislar el tubo de combustible de un avión y aplicando un soplete de butano durante cinco minutos. Descubrieron que el uso de una barrera de poliimida genérica permitió que las temperaturas en el tubo alcanzaran los 267 °C, mientras que un aerogel convencional mantuvo la temperatura a 159 °C y el nuevo gel la mantuvo a solo 33 °C. También descubrieron que el material era lo suficientemente flexible como para permitir su uso en telas flexibles, como las que se usan para fabricar ropa de protección para los bomberos.
© 2022 Red Ciencia X La madera integrada con aerogel proporciona un mejor aislamiento que los materiales existentes a base de plástico
