Aerogel – Tabla de materiales – Aplicaciones – Precio

Acerca del aerogel

El aerogel es un material sólido ultraligero poroso sintético derivado de un gel, en el que el componente líquido del gel se ha reemplazado por un gas (durante un proceso de secado supercrítico). Los aerogeles se pueden fabricar a partir de una variedad de compuestos químicos, pero el material base del airgel suele ser silicio.

Resumen

Nombre	Aerogel
Fase en STP	sólido
Densidad	10 kg / m3
Resistencia a la tracción	0,08 MPa
Límite de elastacidad	N / A
Módulo de Young	0,005 GPa
Dureza Brinell	N / A
Punto de fusión	1197 ° C
Conductividad térmica	0,01 W / mK
Capacidad calorífica	1900 J / g K
Precio	12 $ / kg

Composición de aerogel

El aerogel de sílice es el tipo de aerogel más común y el más estudiado y utilizado. Tiene una base de sílice y puede derivarse de gel de sílice o mediante un proceso Stober modificado. Los aerogeles de carbono están compuestos de partículas con tamaños en el rango nanométrico, unidas covalentemente.

Aplicaciones del aerogel

El aerogel tiene una conductividad térmica muy baja de 0,013 W / m ∙ K. Su densidad también es muy baja, alrededor de 150 kg / m3. Éstas son propiedades notables de aislamiento térmico. Cabe señalar que los aerogeles pueden tener una conductividad térmica más baja que la del gas (el aire tiene aproximadamente 0.025 W / m ∙ K) que contienen. Esto es producido por el efecto Knudsen, una reducción de la conductividad térmica en los gases cuando el tamaño de la cavidad que abarca el gas se vuelve comparable al camino libre medio. En 2004 se vendieron alrededor de 25 millones de dólares de productos de aislamiento de aerogel, que han aumentado unos 500 millones de dólares en 2013. Esto representa el impacto económico más sustancial de estos materiales en la actualidad. El potencial para reemplazar el aislamiento convencional con soluciones de aerogel en el sector de la edificación y la construcción, así como en el aislamiento industrial, es bastante significativo. La NASA usó un aerogel para atrapar partículas de polvo espacial a bordo de la nave espacial Stardust.

Propiedades mecánicas del aerogel

Resistencia del aerogel

En mecánica de materiales, la  resistencia de un material  es su capacidad para soportar una carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas. La resistencia de los materiales  básicamente considera la relación entre las  cargas externas  aplicadas a un material y la  deformación  resultante o cambio en las dimensiones del material. Al diseñar estructuras y máquinas, es importante considerar estos factores, a fin de que el material seleccionado tenga la resistencia adecuada para resistir las cargas o fuerzas aplicadas y conservar su forma original.

La resistencia de un material  es su capacidad para soportar esta carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas. Para la tensión máxima de tracción, la capacidad de un material o estructura para soportar cargas que prestan a alargarse se conoce como resistencia a la tracción (UTS). El  límite  elástico  o límite elástico es la propiedad del material definido como el esfuerzo en el que un material comienza a deformarse plásticamente, mientras que el límite elástico es el punto donde comienza la deformación no lineal (elástica + plástica). En caso de tensión de tensión de una barra uniforme (curva tensión-deformación), la   ley de Hooke  describe el comportamiento de una barra en la región elástica. El  módulo de elasticidad de Young es el módulo de elasticidad para esfuerzos de tracción y compresión en el régimen de elasticidad lineal de una deformación uniaxial y generalmente se evalúa mediante ensayos de tracción.

Ver también:  Resistencia de los materiales

Máxima resistencia a la tracción del aerogel

La resistencia máxima a la tracción del aerogel es de 0,08 MPa.

Límite de elastacidad del aerogel

El límite elástico del aerogel es N / A.

Módulo de Young del aerogel

El módulo de Young del aerogel es 0,005 GPa.

Dureza del aerogel

En la ciencia de los materiales, la   dureza   es la capacidad de resistir la hendidura de la superficie   (  deformación   plástica localizada  ) y el   rayado  . La prueba de dureza Brinell   es una de las pruebas de dureza por indentación, que se ha desarrollado para pruebas de dureza. En las pruebas Brinell, se fuerza un  penetrador esférico  duro bajo una carga específica en la superficie del metal que se va a probar.

El   número de dureza Brinell   (HB) es la carga dividida por el área de la superficie de la muesca. El diámetro de la impresión se mide con un microscopio con una escala superpuesta. El número de dureza Brinell se calcula a partir de la ecuación:

La dureza Brinell del aerogel es aproximadamente N / A.

Ver también:  dureza de materiales

Propiedades térmicas del aerogel

Aerogel – Punto de fusión

Punto de aerogel de fusión es de 1197  ° C  .

Tenga en cuenta que estos puntos están asociados con la presión atmosférica estándar. En general, la   fusión   es un   cambio   de  fase  de una sustancia de la fase sólida a la líquida. El   punto   de  fusión  de una sustancia es la temperatura a la que se produce este cambio de fase. El   punto de fusión   también define una condición en la que el sólido y el líquido pueden existir en equilibrio. Para varios compuestos químicos y aleaciones, es difícil definir el punto de fusión, ya que generalmente son una mezcla de varios elementos químicos.

Aerogel – Conductividad térmica

La conductividad térmica del aerogel es  0,01  W / (m · K)  .

Las características de transferencia de calor de un material sólido se miden mediante una propiedad llamada   conductividad térmica  , k (o λ), medida en   W / mK  . Es una medida de la capacidad de una sustancia para transferir calor a través de un material por   conducción  . Tenga en cuenta que   la ley de Fourier se   aplica a toda la materia, independientemente de su estado (sólido, líquido o gas), por lo tanto, también se define para líquidos y gases.

La   conductividad térmica   de la mayoría de los líquidos y variadas con la temperatura. Para los vapores, también depende de la presión. En general:

La mayoría de los materiales son casi homogéneos, por lo que normalmente podemos escribir   k = k (T)  . Se asocian definiciones similares con conductividades térmicas en las direcciones yyz (ky, kz), pero para un material isótropo, la conductividad térmica es independiente de la dirección de transferencia, kx = ky = kz = k.

Aerogel – Calor específico

Calor Específico del aerogel es 1900   J / g K  .

El calor específico, o capacidad calorífica específica,   es una propiedad relacionada con  la energía interna   que es muy importante en termodinámica. Las   propiedades intensivas   c  _v   y   c  _p   se definen para sustancias compresibles simples puras como derivadas parciales de la   energía interna   u (T, v)   y la   entalpía   h (T, p)  , respectivamente: 

donde los subíndices   v   y   p   significan las variables mantiene fijo durante la diferenciación. Las propiedades   c  _v   y   c  _p   se denominan   calores específicas   (o   capacidades caloríficas  ), en determinadas condiciones especiales, relacionan el cambio de temperatura de un sistema con la cantidad de energía añadida por la transferencia de calor. Unidades Sus SI hijo   J / kg K   o   J / K mol  .

Propiedades y precios de otros materiales

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