De hecho, hicieron que el objeto fuera más liviano que el aire.
Desde los barcos y aviones más grandes hasta los nanorobots más pequeños, desde los materiales más duros hasta los más blandos... La humanidad siempre se ha esforzado para crear y romper lo mejor de todos los mundos. No, en 2013, después de que los científicos chinos batieran el récord de "la sustancia más ligera del mundo", en 2015, China volvió a establecer un nuevo récord, produciendo la sustancia más ligera con 0,12 miligramos por centímetro cúbico. Entonces, ¿qué hacen estos materiales ultraligeros?
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El material más ligero del mundo se llama aerogel. En realidad, los aerogeles no son nuevos. Ya en 1931, la gente lo fabricaba a partir de sílice. Hay muchos pequeños agujeros dentro del aerogel, que está lleno de aire, por lo que es muy ligero. Para describir su ligereza, la gente también le puso un apodo: humo curativo.
En 2011, científicos estadounidenses fabricaron un aerogel hecho de níquel que se convirtió en el material más ligero del mundo en ese momento. En el vacío, este aerogel de 1 centímetro cúbico pesa sólo 0,9 miligramos, lo que lo hace más ligero que el aire.
Sin embargo, al ser el material más ligero del mundo, su récord no duró mucho antes de batirlo. En 2012, varios científicos británicos y alemanes desarrollaron el aerogel más ligero del mundo. También le dieron a este aerogel un nombre genial llamado "Flying Graphite". 1 centímetro cúbico de "grafito volador" pesa sólo 0,18 miligramos. Aunque parece una esponja negra y opaca, la esponja es mucho más pesada de lo que es. En volumen, "Flying Graphite" se compone de casi un 99,99% de aire.
"Esponja de carbono" ultraligera
El desarrollo de la tecnología cambia cada día que pasa. El "grafito volador" se encuentra en la parte superior de la lista de los materiales más livianos del mundo, solo para que otro nuevo aerogel le apriete el trasero antes de que se caliente demasiado. En marzo de 2013, un equipo de investigación de la Universidad de Zhejiang en China preparó un aerogel ultraligero utilizando nanotubos de carbono y grafeno, al que llamó "esponja de carbono". ¿Qué tan ligero? En el vacío, 1 centímetro cúbico de esponja de carbono pesa sólo 0,16 miligramos, mientras que el mismo volumen de aire ordinario pesa aproximadamente 7 veces más que el mismo volumen de helio.
¿Cómo se consigue que la esponja de carbono sea tan ligera?
Bajo el microscopio electrónico podemos ver que en la esponja de carbono hay una gran cantidad de nanotubos de carbono y grafeno. Son estas dos sustancias las que sustentan innumerables poros pequeños. Al igual que en los grandes recintos deportivos, primero se utilizan barras de acero como soporte y luego membranas de alta resistencia como paredes. Las esponjas de carbono utilizan nanotubos de carbono como andamios y grafeno como paredes.
En el pasado, aunque los científicos podían preparar aerogeles, era difícil producirlos a gran escala debido a limitaciones del proceso. Ahora, una nueva tecnología inventada en China puede producir esponjas de carbono a gran escala.
Aerogel de fibra
Los científicos no han dejado de perseguir el material más ligero. En 2015, el equipo de investigación de nanofibras dirigido por el académico Yu y el profesor Ding Bin de la Universidad Donghua en China logró nuevos resultados en la investigación de materiales de fibra ultraligeros. Desarrollaron un aerogel de fibra ultraligero y súper elástico utilizando materiales de membrana de fibra comunes. Los resultados de la certificación de metrología nacional muestran que la densidad de materia sólida de este aerogel de fibra es de sólo 0,12 mg por centímetro cúbico. Esto es 0,04 miligramos por centímetro cúbico más ligero que las esponjas de carbono desarrolladas anteriormente en China.
¿Para qué se puede utilizar el material más ligero?
1. Quitar las manchas de aceite
Los aerogeles utilizan diferentes materiales y tienen diferentes usos. El aerogel de esponja de carbón desarrollado por la Universidad de Zhejiang no solo logró un gran avance en su método de preparación, sino que también mostró un rendimiento superior.
La esponja de carbono tiene buena elasticidad y puede recuperar su forma original después de una compresión del 80%. Tiene una capacidad de adsorción de aceite ultrarrápida y ultraalta y actualmente es el material con mayor capacidad de absorción de aceite. Los productos actuales que absorben aceite sólo pueden absorber unas 10 veces su propio peso, mientras que la capacidad de absorción de aceite de las esponjas de carbono es de 250 veces, hasta 900 veces, su propio peso. Milagrosamente, la esponja de carbón sólo absorbe aceite y no agua. Además, absorbe aceite muy rápidamente: cada gramo de esponja de carbón puede absorber 68,8 gramos de aceite por segundo. Dicho esto, mucha gente piensa en dónde se pueden utilizar las esponjas de carbono: para limpiar la contaminación por petróleo en el mar. Cuando la superficie del mar está contaminada por petróleo, cuando las esponjas de carbono se esparcen sobre la superficie del mar, continuarán absorbiendo rápidamente el derrame de petróleo circundante en sus cuerpos.
En segundo lugar, la adsorción de polvo interestelar
El procesamiento de la contaminación por petróleo es sólo uno de los usos de las esponjas de carbono. Ya en 1999, la NASA utilizó aerogeles para absorber el polvo interestelar.
El Stardust está equipado con un recolector de muestras de aerogel, que se utiliza principalmente para absorber polvo cometario y polvo interestelar.
Cuando la sonda "Stardust" pasó a través del polvo del cometa, la velocidad del polvo del cometa era muy rápida, alrededor de 6,1 km/s, que era casi 9 veces la velocidad de salida de una bala de rifle. Si estas partículas de polvo se recogen mediante métodos convencionales, la forma y la estructura química del polvo del cometa cambiarán debido a la excesiva velocidad del impacto, y algunas incluso se vaporizarán por completo.
Para no destruirlos durante la recolección, el recolector de muestras de aerogel utiliza un material sólido a base de silicio con una estructura porosa similar a una esponja en su interior, y el 99,8% del espacio está lleno de vacío. Cuando las partículas de polvo golpean el aerogel, el proceso se ralentiza y finalmente se detiene como un avión que rueda y frena en una pista.
En tercer lugar, aislamiento térmico y acústico.
Debido a sus características inherentes, el aerogel también puede ser un excelente material aislante térmico (aislante) y acústico.
Además de ser el material aislante térmico más ideal, el aerogel también es un buen material fonoabsorbente. Por ejemplo, el aerogel de fibra desarrollado en China en 2015 puede absorber eficazmente el sonido en una amplia banda de frecuencia de 100-6300 Hz.
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