Aerogel personalizado da China para paredes de aerogel. Aerogéis de sílica modificados inorganicamente.
Materiais inorgânicos como alumina e grafeno podem melhorar significativamente a resistência mecânica e a estabilidade térmica de aerogéis de sílica por meio de interações interfásicas e da supressão de transformações de fase. A introdução de componentes inorgânicos amplia a gama de aplicações para aerogéis de SiO₂, particularmente em sistemas de isolamento térmico de alta temperatura.
- Aerogéis de sílica modificados com alumina
A alumina (Al₂O₃) é amplamente utilizada como matéria-prima para materiais de alta temperatura devido ao seu elevado ponto de fusão e boa estabilidade química. Ao introduzir óxidos metálicos na estrutura da sílica utilizando alcóxidos metálicos, sóis metálicos ou sais metálicos, é possível formar uma estrutura mais estável. Nesse caso, a alumina pode ser incorporada à estrutura da rede de SiO₂ ou substituir parcialmente os grupos hidroxila, formando ligações químicas mais fortes com os átomos de silício. Isso suprime as transformações de fase da sílica pura em altas temperaturas e aumenta a estabilidade térmica do aerogel.
Devido à alta estabilidade térmica da alumina, o processo de sinterização de aerogéis de sílica em altas temperaturas é efetivamente suprimido. Isso permite um aumento significativo na temperatura de operação dos aerogéis compósitos, mantendo a baixa condutividade térmica em altas temperaturas. No entanto, os aerogéis de sílica modificados com alumina geralmente apresentam resistência à compressão relativamente baixa, e suas propriedades mecânicas necessitam de melhorias adicionais.
- Aerogéis de sílica modificados com carbono
Materiais de nanocarbono, como o grafeno e os nanotubos de carbono, possuem áreas de superfície específicas muito elevadas e alta rigidez. A adição desses materiais a aerogéis de sílica reduz a componente radiativa da transferência de calor, diminuindo assim a condutividade térmica e, simultaneamente, aumentando a resistência mecânica da estrutura do aerogel.
Durante a formação de ligações entre a rede de sílica e os nanomateriais de carbono, a alta resistência intrínseca do grafeno e dos nanotubos de carbono impede que a estrutura do aerogel se desloque sob cargas externas. Como resultado, o aerogel adquire boas propriedades de isolamento térmico e maior resistência à compressão. No entanto, a produção industrial de grafeno e nanotubos de carbono ainda é limitada, e seu alto custo continua sendo uma barreira para o uso em larga escala.
- Aerogéis de sílica modificados com compostos não óxidos
Materiais não óxidos, como o nitreto de boro (BN), exibem boas propriedades mecânicas e alta estabilidade estrutural. Quando distribuídas uniformemente por toda a estrutura do aerogel de sílica, essas partículas podem impedir eficazmente o movimento de deslocamento, evitando assim a destruição da estrutura porosa.
De modo geral, os aerogéis de sílica modificados inorganicamente suprimem os processos de sinterização entre os poros do aerogel em altas temperaturas, inibindo as transformações de fase, o que permite o funcionamento dos aerogéis compósitos em temperaturas acima de 800 °C. Além disso, a introdução de componentes inorgânicos ajuda a otimizar a estrutura do aerogel e a aumentar sua resistência à compressão.
Jutao Tecnologia Ambiental — Especialistas em Soluções de Aerogel
Mantenha-se conectado conosco para receber as últimas atualizações, informações sobre o setor e soluções aplicadas na área de aerogel.