Fabricación de aerogel

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Sobre fabricación de aerogel

Tipos de Fabricación de Aerogel

La fabricación de aerogel es el proceso de crear aerogel, un material sólido con una estructura única que contiene entre el 90% y el 99% de aire. Existen diferentes tipos de procesos de fabricación de aerogel que se utilizan dependiendo del uso previsto del aerogel. Estos incluyen:

  • Proceso sol-gel

    Este proceso implica una serie de reacciones químicas. Produce aerogeles a base de sílice. El proceso comienza con la formación de un sol coloidal. Las partículas de sílice están suspendidas en un líquido. Se forma un gel cuando el sol de sílice experimenta polimerización. Luego, el gel se trata con alcohol para eliminar el agua y producir un gel húmedo. A continuación, se realiza un secado supercrítico para producir aerogel. Este proceso se utiliza ampliamente debido a su rentabilidad. Produce aerogeles de sílice que se utilizan en diferentes aplicaciones. Por ejemplo, se utilizan en aislamiento y electrónica.

  • Extracción de CO2 supercrítico

    Este proceso utiliza dióxido de carbono como precursor para la fabricación de aerogel. Se extrae de la atmósfera usando sorbentes de CO2 a base de aminas. El CO2 se comprime y se calienta a 31 grados Celsius. Entra en estado supercrítico. La mezcla resultante se transfiere a una cámara de gelificación. El aerogel de sílice se produce a través del proceso sol-gel. Luego, el gel húmedo se seca en una cámara supercrítica. El CO2 se libera para producir aerogeles. Este proceso es popular porque el dióxido de carbono es abundante. También es económico. Los aerogeles producidos tienen grandes áreas superficiales. También presentan porosidades ajustables. Los aerogeles se utilizan en aplicaciones como aislamiento térmico y aeroespacial.

  • Métodos de transesterificación y cloruros de ácido

    Los aerogeles también se pueden fabricar a partir de precursores organosilícicos. Estos métodos involucran reacciones químicas de polimerización. Conducen a la formación de geles húmedos. Luego, los geles se secan para producir aerogeles. El método de transesterificación implica el uso de alcohol. Esto lleva a la formación de enlaces siloxano. El método de cloruros de ácido utiliza cloruros de ácido para crear enlaces siloxano. Estos métodos son ventajosos porque pueden producir aerogeles con diferentes composiciones. Por ejemplo, pueden producir aerogeles de metilsilsesquioxano. Los aerogeles tienen una mayor porosidad y menor densidad. Se utilizan en aplicaciones como la limpieza de derrames de petróleo y el aislamiento térmico.

  • Hidroólisis por llama

    Este proceso de fabricación de aerogel implica la creación de aerogel de sílice a partir de vapor. También se le conoce como el método CVD. Este método requiere altas temperaturas de aproximadamente 1200 grados Celsius. Las altas temperaturas se logran utilizando una llama. Los gases de hidrógeno y oxígeno se alimentan en la llama. Luego, la llama se estabiliza usando una varilla. Los gases experimentan reacciones de oxidación-reducción. La sílice se produce en forma de fase de vapor. El método de hidroólisis por llama es ventajoso porque produce aerogeles de sílice de alta pureza. Los aerogeles de sílice tienen una alta superficie. Su uso se da principalmente en aplicaciones donde se necesita un aislamiento de alto rendimiento.

Funciones y Características de la Fabricación de Aerogel

La fabricación de aerogel implica la producción de materiales con propiedades notables, como baja densidad, aislamiento térmico y alta porosidad. A continuación se presentan algunas funciones y características de los aerogeles:

  • Ligereza

    Los aerogeles son conocidos como uno de los materiales sólidos más ligeros del mundo. Su peso puede ser menor que el del aire, lo que resulta en un material que se puede sostener en la mano sin sentir peso. Esta increíble baja densidad hace que los aerogeles sean ideales para aplicaciones donde el peso es crucial, como en la tecnología aeroespacial.

  • Aislamiento Térmico

    Los aerogeles poseen excepcionales propiedades de aislamiento térmico, lo que los hace beneficiosos para aplicaciones que requieren control de temperatura. Su baja conductividad térmica los hace adecuados para su uso en edificios de viviendas energéticamente eficientes, misiones espaciales y dispositivos electrónicos delicados que necesitan disipación de calor.

  • Alta Porosidad

    Los aerogeles son altamente porosos, con una gran superficie. Esta alta porosidad permite la absorción de diversas moléculas y se puede utilizar en catálisis, limpieza ambiental y la creación de sensores de gas.

  • Transparencia

    Algunos aerogeles pueden ser parcialmente transparentes o incluso completamente claros. Esto permite aplicaciones únicas donde la luz necesita pasar, como en dispositivos ópticos y tragaluces que requieren luz natural pero también necesitan aislamiento térmico.

  • Propiedades Mecánicas

    Los aerogeles se pueden diseñar para tener diferentes propiedades mecánicas. Algunos aerogeles pueden tener una resistencia mecánica mejorada mientras permanecen ligeros e aislantes. Estos aerogeles se pueden utilizar en aplicaciones que requieren resistencia y durabilidad, como recubrimientos protectores y materiales resistentes a impactos.

  • Personalización

    Los aerogeles se pueden fabricar a partir de varios materiales precursores, lo que permite personalizar sus propiedades para usos específicos. Por ejemplo, los aerogeles de sílice son comunes, pero también se pueden hacer a partir de óxidos orgánicos o metálicos. Esta versatilidad abre un rango de posibles aplicaciones en electrónica, construcción, ciencia de materiales y nanotecnología.

  • Superhidrofobicidad

    Algunos aerogeles pueden ser tratados para volverse superhidrofóbicos, lo que significa que repelen el agua. Los aerogeles superhidrofóbicos se utilizan en aplicaciones donde se requiere resistencia al agua, como en la creación de recubrimientos y membranas impermeables.

  • Resistencia al Fuego

    Los aerogeles, especialmente los aerogeles de sílice, tienen buena resistencia al fuego. Pueden soportar altas temperaturas sin quemarse, lo que los hace útiles para aplicaciones que requieren protección contra incendios o altas temperaturas, como en materiales aeroespaciales y de construcción.

Escenarios de Fabricación de Aerogel

Los fabricantes de aerogel han logrado crear un producto que se utiliza en diversas industrias. Este superaislante se utiliza para todo, desde la exploración espacial hasta la fabricación de chaquetas acogedoras. Las tiendas venden productos que contienen aerogel, y se enumeran a continuación.

  • Aeroespacial

    El aerogel fue desarrollado por primera vez para la NASA, y todavía se utiliza en la industria aeroespacial hoy en día. Los aerogeles se utilizan para aislar naves espaciales y satélites. Las mantas de aerogel se despliegan en el espacio para mantener el equipo y las muestras a salvo de la congelación. El aerogel también se utiliza para aislar trajes espaciales. El aerogel actúa como una cálida capa de piel. Mantiene a los astronautas calientes sin ser demasiado voluminoso o pesado.

  • Construcción

    El aerogel se conoce comúnmente como humo congelado. Pero también es conocido como un superaislante. Ese título no se desperdicia. Se utiliza para hacer paredes y ventanas superaislantes en hogares. El aerogel crea paredes y ventanas que están realmente bien aisladas. Son casi tan bien aisladas como una pared hecha sin vidrio. Estas casas se mantienen cálidas en invierno y frescas en verano sin mucha energía.

  • Ropa

    El aerogel se utiliza para fabricar chaquetas, pantalones y guantes que son supercalentados pero no pesados. Las chaquetas y otros artículos se sienten ligeros y aireados. Pero atrapan el calor muy bien. Mantienen a las personas cálidas en temperaturas muy frías. Las personas pueden caminar o trabajar al aire libre en invierno sin sentir demasiado frío.

  • Petróleo y Gas

    Las empresas de la industria del petróleo y el gas también han encontrado formas de utilizar aerogel. Los científicos desarrollaron aerogel que puede atrapar gas de dióxido de carbono. Este aerogel captura las emisiones de carbono antes de que escapen al aire. Esto ayuda a reducir la contaminación de las centrales eléctricas y fábricas.

  • Productos de Consumo

    El aerogel se utiliza en muchos productos de consumo que las personas compran todos los días. Se utiliza para fabricar botas y zapatos muy ligeros y cálidos. Algunas marcas también han comenzado a fabricar zapatillas que utilizan aerogel para aislamiento. Las zapatillas mantienen los pies cálidos sin agregar peso.

Cómo Elegir la Fabricación de Aerogel

Al seleccionar productos de aerogel para reventa, los compradores al por mayor deben considerar los siguientes factores:

  • Tipo de Aerogel

    Los aerogeles vienen en diferentes tipos, como aerogeles de sílice, poliméricos y de carbono. El aerogel de sílice es el más común debido a su bajo costo y buenas propiedades de aislamiento. Los compradores deben considerar el uso previsto del aerogel para determinar el tipo adecuado.

  • Proceso de Fabricación

    El aerogel se puede fabricar mediante secado supercrítico, secado a presión ambiente y el proceso sol-gel. Cada método tiene características únicas y produce diferentes aerogeles. Por ejemplo, el aerogel secado de manera supercrítica es más denso y robusto que el aerogel a presión ambiental. Los propietarios de negocios deben seleccionar el proceso de fabricación que satisfaga las necesidades de sus clientes.

  • Conductividad Térmica

    La conductividad térmica es la capacidad de un material para conducir calor. Es una consideración importante al elegir aerogel para aplicaciones de aislamiento. Una menor conductividad térmica significa un mejor aislamiento. Dependiendo de la aplicación, los compradores deben buscar aerogel con una conductividad térmica de 13-17 mW/mK.

  • Transparencia

    La transparencia es la capacidad de la luz para pasar a través de un material. Algunos aerogeles, como el aerogel de sílice, son transparentes. Se pueden utilizar en aplicaciones donde se necesita luz, como en la construcción de tragaluces que ahorran energía. Los compradores deben elegir la transparencia del aerogel según la demanda de sus clientes.

  • Experiencia del Proveedor

    Los compradores deben trabajar con proveedores que tengan experiencia en la fabricación de aerogel. Deben verificar las opiniones de clientes anteriores para determinar la reputación del proveedor. Un proveedor de buena reputación proporcionará productos de calidad y responderá a consultas de manera oportuna.

Fabricación de aerogel Q & A

Q1: ¿Cuáles son los desafíos en la fabricación de aerogel?

A1: Los desafíos en la fabricación de aerogel incluyen la necesidad de un control preciso sobre el proceso de secado supercrítico para evitar grietas y la dificultad para aumentar la producción manteniendo las propiedades únicas del aerogel. Además, existen desafíos en reducir los costos asociados con la producción de aerogel, que pueden ser altos debido al equipo especializado y los materiales primas.

Q2: ¿Cómo se utiliza el aerogel en aislamiento?

A2: El aerogel se utiliza en aislamiento aprovechando su baja conductividad térmica. Las mantas de aerogel, que son flexibles, se pueden usar en aplicaciones como aislamiento de edificaciones, ropa y misiones espaciales. Estas mantas son más fáciles de manejar y usar que los paneles de aerogel rígidos, que se utilizan en aplicaciones que requieren altos niveles de aislamiento y restricciones de espacio.

Q3: ¿Cuáles son los tipos comunes de aerogel?

A3: Los tipos comunes de aerogel incluyen aerogel de sílice, que es el más utilizado debido a sus excelentes propiedades aislantes y transparencia; aerogeles poliméricos, que son más ligeros y flexibles; y aerogel de carbono, conocido por su conductividad eléctrica y posible uso en supercapacitores.

Q4: ¿Se pueden fabricar aerogeles sin vacío?

A4: No se pueden fabricar aerogeles sin vacío porque el vacío es un componente crítico del proceso. El vacío se utiliza en el proceso sol-gel para ayudar en la eliminación del solvente del gel y crear la estructura porosa del aerogel. Además, el vacío se utiliza durante el proceso de secado supercrítico para prevenir el colapso de la estructura del gel.

Q5: ¿Qué son los aerogeles y cuáles son sus aplicaciones?

A5: Los aerogeles son sólidos ligeros y altamente porosos derivados de geles en los que el componente líquido ha sido reemplazado por gas. Tienen una amplia gama de aplicaciones, incluidos materiales de aislamiento para edificios y naves espaciales, limpieza de derrames de petróleo y como catalizadores en reacciones químicas.

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