video: Mechanical compression test of ceramic aerogels. view more
Credit: X. Xu and X. Duan
Los investigadores han desarrollado un material casi ingrávido, compuesto principalmente de aire, pero capaz de resistir y proteger contra algunas de las temperaturas más extremas experimentadas en entornos aeroespaciales e industriales. Según el informe, un nuevo aerogel cerámico diseñado con inusuales propiedades de doble índice negativo presenta una excepcional estabilidad estructural y características de superaislamiento, lo que lo convierte en un material ideal para su uso en aplicaciones exigentes, como los escudos térmicos en vehículos espaciales. Los aerogeles son un material compuesto, formado principalmente por aire atrapado en una red de un medio sólido, como cerámica, metal o carbono. Los aerogeles cerámicos son extraordinariamente ligeros y poseen características muy deseadas en materiales destinados a trabajar en entornos difíciles. Sin embargo, la mayoría de los aerogeles cerámicos convencionales son frágiles y susceptibles a la degradación causada por una exposición prolongada a altas temperaturas o a grandes y bruscos cambios de temperatura. Según los autores, estos problemas han supuesto una importante limitación para el uso de aerogeles cerámicos como materiales superaislantes. Xiang Xu y sus colegas informan del diseño de un aerogel cerámico único que utiliza láminas de espesor atómico de nitruro de boro hexagonal (h-BN). Mediante un cuidadoso diseño de la microestructura del aerogel cerámico, Xu et al. lograron tanto un coeficiente de Poisson negativo (una medida de la tendencia de un material a hincharse hacia fuera al someterse a compresión) como un coeficiente negativo de expansión térmica. Para evaluar las capacidades mecánicas y térmicas de los materiales, los autores realizaron una serie de pruebas entre las que se incluyó el calentamiento del aerogel a 900 ? y su posterior enfriamiento rápido a -198 ?, de forma repetida y a una velocidad de 275 ? por segundo. Xu et al. evaluaron también el efecto del estrés por temperatura a largo plazo, exponiendo los materiales a temperaturas cercanas a 1500 ? en el vacío. De acuerdo con los resultados, el aerogel se mantuvo prácticamente inalterado, con una pérdida de fuerza cercana a cero tras estas duras pruebas. Manish Chhowalla y Deep Jariwala comentan el potencial del aerogel en un artículo de Perspective relacionado.
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