18+
  1. Химики научились печатать аэрогель на 3D принтере

Химики научились печатать аэрогель на 3D принтере

Ученые изобрели новый метод производства аэрографена – сверхлегкого и сверхтвердого материала, который обладает огромным количеством необычайных свойств.

Понятие аэрогель появилось еще в первом десятилетии XX века. Изобрел его инженер с хорошей подготовкой по химии Стивен Кистлер. Аэрогель был создан как вещество, которое имеет вес меньше, чем вес воздуха.

Под словом гель обычный житель воспринимает косметическое или моющее средство. Но гель - это научное слово, и оно определяет систему, которая состоит из сетки макрочастиц и жидкости, которая находится между молекулами. Но этот гель никак не может быть легче воздуха, так как вес жидкости во много раз больше. Проанализировав структуру геля, изобретатели задумались, что получится, если из него выделить воду и заменить ее воздухом. Результатом этих экспериментов стал каркас геля без воды, который имел прежнюю твердость, но не имел такого веса. С того момента, как был изобретен аэрогель, химики всего мира соревнуются в том, кто создаст самое легкое вещество.

До XXI века для создания аэрогеля все химики использовали материалы, которые являлись производными от диоксида кремния. Плотность данных аэрогелей не превышала сотые грамма на один кубический сантиметр. После появления наночастиц и использования в качестве материала для аэрогелей нанотрубок, плотность намного уменьшилась. Плотность аэрографита составляет 0,18 мг/см3. Сейчас ученые стали использовать для создания гелей графен. Плотность такого каркаса из этого материала составляет 0,16 мг/см3. Это значит, что куб с метровыми гранями имеет вес всего лишь 160 грамм, в то время как такой же куб воздуха весит в восемь раз больше.

Графен был выбран не только из-за стремления сделать аэрогель легче, но и из-за его уникальных свойств, которые обусловлены его плоской структурой. В свое время совмещение структуры графена и огромной площади удельной поверхности готовой структуры аэрогеля дало идеальное соотношение веса и твердости материала.

Ученые из Ливерморской национальной лаборатории придумали использовать 3D принтер для создания аэрогеля. Для такой уникальной печати также были изобретены специальные чернила из оксида графена. Все это было сделано для возможности создания аэрогелей с различными архитектурами, что дает им различные дополнительные свойства. Учеными был создан образец, который можно было без вреда для структуры сжимать в десять раз и разжимать неограниченное количество раз. Первым практическим применением изобретения станут гибкие аккумуляторы с электродом, в качестве которого будет выступать большая удельная поверхность аэрогеля.