„Fumul înghețat”: Aerogelul de grafen, cel mai ușor material din lume

Creat la Universitatea Zhejiang din China, aerogelul de grafen este atât de ușor, încât puful unei păpădii rămâne nemișcat sub presiunea unui cub de „fum înghețat” cu latura de 15 centimetri.

Aerogelul este un material poros sintetic ultraușor, derivat dintr-un gel. Rezultatul este un solid cu densitate extrem de mică și conductivitate termică scăzută.

Precursorul aerogelului a fost descoperit în 1931 de către omul de știință american Steven Kistler, care a folosit dioxid de siliciu pentru a produce un material pe care l-a numit „fum înghețat”.

Foto: Nano Plexus

Pe baza acestor cercetări, în 2013, oamenii de știință din China au creat cel mai ușor material din lume: un aerogel de grafen care este cu 12% mai ușor decât aerografitul, titularul de până atunci al acestui record mondial.

Este greu de conceptualizat cât de ușor este acest material. Ca să înțelegem ce înseamnă „fumul înghețat”, ar fi mai ușor să ne imaginăm un cub cu latura de un metru care cântărește doar 160 de grame.

Aerogelul de grafen este atât de ușor, încât un cub cu muchia de 15-16 centimetri poate fi susținut fără probleme de o frunză de iarbă, de stamina unei flori sau de puful semințelor unei păpădii.

Foto: Nano Plexus

Majoritatea aerogelurilor sunt produse folosind un proces de deshidratare. Unele aerogeluri, însă, sunt produse utilizând metoda șablonului.

Prin aceasta (folosită la aerografit), aerogelul este creat prin dispunerea carbonului pe o rețea (șablon) de cristale de oxid de zinc. Apoi, acest oxid este îndepărtat în cuptor, la temperatură mare, lăsând în urmă doar aerogelul de carbon.

Pentru a crea aerogelul de grafen, cercetătorii de la Universitatea Zhejiang folosesc o metodă de uscare la rece. Practic, creează o soluție de grafen și nanotuburi de carbon, o toarnă într-o matriță și apoi o usucă prin congelare.

Foto: Nano Plexus

Uscarea prin congelare deshidratează soluția, lăsând straturi de grafen cu un singur atom, susținute de nanotuburi de carbon.

Cercetătorii spun că nu există limite în ceea ce privește dimensiunea recipientului. Un metru cub de aerogel de grafen se produce la fel de ușor precum un centimetru cub.

Rezultatul final este un aerogel care cântărește doar 0.16 miligrame pe centimetru cub și are o elasticitate și o absorbție ieșite din comun.

O bucată de aerogel susținând o cărămidă de 2.5 kilograme. Foto: Nano Plexus

Aerogelul de grafen poate reveni ușor la forma inițială după o compresie de peste 90% și poate absorbi până la 900 de ori greutatea proprie atunci când este scufundat în ulei, cu o rată de 68.8 grame pe secundă.

Cu aceste două caracteristici, materialul poate fi folosit pentru a curăța scurgerile de petrol, de exemplu. După ce este recuperat din apă, aerogelul poate fi stors și aruncat înapoi în ocean pentru a curăța mai mult petrol.

Dincolo de filtrare, aerogelul de grafen poate fi folosit ca izolație sau – datorită faptului că este un bun conductor electric – ar putea permite crearea de baterii mai ușoare, care să stocheze mai multă energie.

Foto: Nano Plexus
Foto: Nano Plexus

Ca să știi mai mult, citește „Enigmele științei”

După secole de salturi uriașe în domeniul științei – de la tiparniță la fisiunea nucleară -, ne punem întrebarea: A mai rămas ceva de descoperit și de cercetat și în secolul XXI? Știința ridică la fel de multe întrebări precum acelea la care a găsit deja răspunsuri. Toate intră în categoria „enigme ale științei”, care își așteaptă rezolvarea.

Și, cine știe, poate chiar unii dintre dumneavoastră, dragi cititori tineri, veți contribui, într-un fel sau altul, la dezlegarea lor.  Există cazuri celebre de mari oameni de știință – Faraday, Darwin, Einstein etc. – al căror drum în carieră le-a fost determinat de citirea, în adolescență, a unor modeste cărți de popularizare a științei.

Însă, de multe ori, dezlegarea unei enigme științifice duce la descoperirea alteia noi – și așa mai departe. Newton, unul din marile genii ale omenirii – cu modestie – a scris, la sfârșitul cărții sale „Principiile matematice ale filosofiei naturale”, tipărită în 1689, următoarele cuvinte:

„Nu știu cum arăt eu în fața lumii, dar mie mi se pare că sunt un băiat care se joacă pe țărmul mării și se distrează căutând din timp în timp pietricele colorate sau o scoică roșie, în timp ce marele «ocean al adevărului» se întinde necunoscut în fața mea”.

Deși între timp au fost făcute multe descoperiri științifice, „pietricelele colorate” nu s-au epuizat, oceanul adevărului vă așteaptă ! Tocmai de aceea, știința continuă să fie vie și atât de fascinantă. Pentru mai multe informații privind temele puse în discuție, cititorii sunt invitați să consulte bibliografia care a stat la baza documentării autorului, anexată la sfârșitul acestei cărți.

„Enigmele științei” se găsește cu reducere pe eMag sau pe Libris.


Articol interesant? Dă-l mai departe!

Citește în continuare

Lasă un comentariu