Coraz więcej osób dąży do tego, aby maksymalnie ograniczyć zużycie energii cieplnej w budownictwie. Wiąże się to z bardziej świadomym życiem, wymogami związanymi z izolacyjnością cieplną oraz minimalizacją strat energii. Jak do tego wszystkiego mają się aerożele? Czym są i jak można je wykorzystać?
Czym są i jak powstają aerożele?
Aerożele są otwartokomórkowymi materiałami o małej gęstości. Ich nietypowa struktura sprawia, że znalazły zastosowanie w wielu branżach.
Powstają na skutek usunięcia składnika płynnego z żelu przy użyciu temperatury i ciśnienia wyższych od punktu krytycznego składnika płynnego.
Początkowo aerożele uzyskiwano, stapiając czystą krzemionkę w atmosferze nadkrytycznego dwutlenku węgla, a następnie stopniowo zmniejszano ciśnienie, aby ją rozdmuchać. Obecnie stosuje się metody chemiczne, które prowadzą do powstania aerożelu mającego postać piany. Materiał ten otrzymuje się dzięki metodzie SOL-GEL opracowanej w 1983 roku.
Aerożel może mieć postać:
- monolityczną
- granulową
- proszkową
- cienkowarstwową o grubości najwyżej 100 nm
- powłokową o grubości kilku milimetrów
Jakie właściwości mają aerożele?
Aerożele mają silne właściwości termoizolacyjne, co jest wynikiem ich struktury (dużej ilości porów). Nawet 99,8% objętości aerożelu stanowią pory. Jednak krzemionkowy szkielet sprawia, że materiał ma postać stałą, a nie gazową. Struktura aerożeli przypomina naszyjnik z pereł o wymiarach 1-5 nm. Wspomniane nanocząsteczki są odpowiedzialne za powierzchnię materiału.
A jak wygląda aerożel? Może on mieć postać przezroczystego ciała stałego o porowatej strukturze. Jest też świetnym izolatorem – jego przewodność cieplna wynosi nawet 100 razy mniej w porównaniu do organicznych polimerów o standardowej gęstości. Ta mikrostruktura ma wpływ także na szybkość rozchodzenia się fal dźwiękowych.
Aerożele – zastosowanie
Jak już wspomniano, aerożele mają bardzo wiele zastosowań. Przede wszystkim w:
- przemyśle paliwowo-energetycznym,
- platformach wiertniczych na morzu,
- przemyśle petrochemicznym,
- przemyśle przetwórczym,
- przemyśle militarnym i kosmicznym,
- przemyśle budowlanym,
- przemyśle chłodniczym,
- urządzeniach AGD i RTV,
- transporcie,
- technologiach przyszłości,
- branży odzieżowej, obuwniczej,
- sprzęcie turystycznym,
- systemach dociepleń,
- systemach solarnych.
Aerożele jako izolacja
Aerożele w postaci mat to najlepsza i najcieńsza izolacja na świecie. Sprawia to, że są chętnie wykorzystywane w budownictwie pasywnym i energooszczędnym. Niski współczynnik przewodzenia ciepła powoduje, że nie ma potrzeby stosowania grubej warstwy izolacyjnej, aby zapewnić komfort cieplny. Dzięki izolacjom aerożelowym budynek w zimie tylko w minimalnym stopniu traci ciepło, natomiast latem się nie nagrzewa.
Izolację aerożelową stosuje się w elementach sufitu lub podłogi. W ten sposób można zmniejszyć ilość ciepła, które ucieka z domu. Ściany można izolować wewnątrz lub na zewnątrz budynku. Maty aerożelowe są na tyle cienkie, że można je mocować tak jak gładź i wprowadzać dodatkowe warstwy. Aerożele mogą być stosowane w postaci konstrukcyjnych paneli izolacyjnych montowanych wewnątrz budynku. Na zewnątrz aerożelu można użyć razem z materiałem okładzinowym zapewniającym ochronę przed warunkami atmosferycznymi. Aerożele wzmacniają izolacyjność okien. Stosuje się je w oknach dwuszybowych z ½ calowymi wkładkami z tego materiału.
Aerożele charakteryzują się także doskonałymi parametrami w zakresie izolacji akustycznej (powolne rozchodzenie się fal dźwiękowych).