Aerogeeli

Kappale aerogeeliä

Aerogeeli on kiinteää mikrohuokoista silikaattivaahtoa, säikeistä piidioksidia (SiO2)n.[1] Aerogeelin keksijänä pidetään Samuel Stephens Kistleriä vuonna 1930.

Aerogeeliä pidetään maailman kevyimpänä kiinteänä aineena ja sitä nimitetään myös kiinteäksi savuksi.[2] Aerogeelin tilavuudesta tyhjää on noin 95–99,98 %.[3][4]

Aerogeelin ominaisuudet

Mekaaniset ominaisuudet

2 grammaa aerogeeliä kannattelemassa 2,5 kg:n painoista tiiltä.

Aerogeeli painaa pienimmillään noin 3 kg/m³.[5] Aine on puristuslujuudeltaan vahvaa, mutta iskunkestävyydeltään ja vetolujuudeltaan heikkoa. Aine vaurioituu joutuessaan kosketuksiin veden kanssa.[1]

Lämmöneristyskyky

Aerogeelin lämmöneristyskyky on poikkeuksellisen hyvä. Aineen lämmönjohtavuus on 0,015–0,020 W/(Km) ilmakehän paineessa, mutta eristyskyky paranee alipaineessa. Tyhjiöimällä saadaan lämmönjohtavuudeksi 0,004 W/mK (50 Mbar paineessa).[6] Nykyisin käytettyjen eristeiden lämmönjohtavuus on noin kymmenen kertaa suurempi.lähde?

Cambridgen yliopistolla ainetta on käytetty koetalon lämmöneristeenä, jolloin on saatu aikaan ilman varsinaista lämmitysjärjestelmää lämpenevä passiivitalo. Teollista käyttöä hidastaa toistaiseksi aerogeelin kallis hinta.

Optiset ominaisuudet

Aerogeeli on valoa läpäisevää. Aineen valon läpäisysuhde näkyvän valon alueella on 75 %.[1]. Prototyyppinä on valmistettu muun muassa aerogeelitäytteisiä ikkunoita.

Äänitekniset ominaisuudet

Aerogeelissä äänen nopeus on ainoastaan 100 metriä sekunnissa. Vinosti ainepintaan osuva ääniaalto muuttaa jyrkästi suuntaansa, joten periaatteessa aerogeelistä voitaisiin suunnitella ääntä suuntaavia linssejä, tai johtomaisia äänen kuljettimia.[5]

Valmistus

Aerogeeli valmistetaan sooli-geeli-tekniikalla vaahdottamalla sulaa lasimassaa paineilman ja katalyyttisen seosnesteen avulla. Tällöin muodostuu geeliä, jossa on äärimmäisen pieniä ja ohutseinäisiä nestetäytteisiä huokosia. Neste korvataan kaasulla, jonka jälkeen jäljelle jää säikeinen silikaattirakenne. Menetelmä kehitettiin kokeellisena Yhdysvalloissa Stanfordin yliopistossa jo 1930-luvulla.[1][5]

Aerogeeliä valmistetaan levymäisenä ja raemaisena. Levymateriaalin koot ovat toistaiseksi varsin rajoitettuja, alle yhden neliömetrin.[1]

Lähteet

  • Dan Frederiksen: Lämmin ja vilpoisa vaate vahakankaasta 2002. Tieteen Kuvalehti. Arkistoitu 27.9.2007. Viitattu 6.7.2007.
  • Ismo Heimonen, Kari Hemmilä, Risto Saarni: Tulevaisuuden ikkunoiden kehitysperusteet ja valinta. VTT tiedote 1939. VTT Rakennustekniikka, 1999. ISBN 951-38-5430-2. Julkaistu myös internetissä.
  • Lawrence Livermore National Laboratory: Industrial Partnering and Technology Transfer Process:Aerogel terms Department of Energy's National Nuclear Security Administration. Viitattu 6.7.2007. (englanniksi)
  • Tekniikka.info: Sanakirja :: aerogeeli 2007. Vehmas Inquisition Oy. Arkistoitu 29.9.2007. Viitattu 6.7.2007.
  • Erkki Thuneberg: Teoreettisen fysiikan esittely 25.9.2006. Oulun Yliopisto/ Fysikaalisten tieteiden laitos. Viitattu 6.7.2007. [vanhentunut linkki]
  • Risto Varteva: Aerogeeli avaruuteen ja arkipäivään 02.08.2005. Tiede 1/2000. Arkistoitu 28.9.2007. Viitattu 6.7.2007.

Viitteet

  1. ↑ a b c d e VTT(1999) s. 18
  2. ↑ Tekniikka.info
  3. ↑ Thunberg (2007) s. 9
  4. ↑ Frederiksen, Tieteen Kuvalehti 14/2002 s. 56-57
  5. ↑ a b c Varteva, Tiede 2/2002
  6. ↑ IPAC: Aerogel terms

Aiheesta muualla

Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Aerogeeli.
  • Tekniikka & Talous, Kari Peltonen: Halpa aerogeeli on tulevaisuuden supereriste?, 2.2.2012
  • NASAn valokuvia aerogeelistä
  • Aerogel.org: What is Aerogel ? (englanniksi)
  • Svenska Aerogel (englanniksi)