Airgel представляет собой синтетический пористый сверхлегкий материал, полученный из геля, в котором жидкий компонент для геля заменен газом. В результате получается твердое вещество с чрезвычайно низкой плотностью и низкой теплопроводностью. Прозвища включают замороженный дым, твердый дым, твердый воздух, сплошное облако, синий дым благодаря своей прозрачной природе и способ рассеивания света в материале. Он ощущается как хрупкий вспененный полистирол на ощупь. Аэрогели могут быть изготовлены из различных химических соединений.

Airgel был впервые создан Самуэлем Стивенсом Кистлером в 1931 году в результате ставки с Чарльзом Ученым, кто мог заменить жидкость в «желе» газом, не вызывая усадки.

Аэрогели получают путем экстракции жидкого компонента геля за счет сверхкритической сушки. Это позволяет медленно высушивать жидкость, не приводя к разрушению твердой матрицы в геле от капиллярного действия, как это происходит при обычном выпаривании.Первые аэрогели были изготовлены из силикагелей. Более поздняя работа Кистлера включала аэрогели на основе оксида алюминия, хрома и двуокиси олова. Углеродные аэрогели были впервые разработаны в конце 1980-х годов.

Airgel не является одним материалом с установленной химической формулой, вместо этого термин используется для группировки всех материалов с определенной геометрической структурой.

Определение IUPAC
Airgel: Гель состоит из микропористого твердого вещества, в котором диспергированная фаза представляет собой газ.

Примечание 1: Микропористые диоксиды кремния, микропористые стекла и цеолиты являются общими примерами аэрогелей.

Примечание 2: Исправлено из ссылки, где определение является повторением неправильного определения геля, за которым следует неявная ссылка на пористость структуры.

свойства
Несмотря на название, аэрогели представляют собой твердые, жесткие и сухие материалы, которые не похожи на гель по своим физическим свойствам: название происходит от того, что они сделаны из гелей. Мягкое нажатие на аэрогеле обычно не оставляет даже незначительной отметки; более твердое нажатие оставит постоянную депрессию. Нажатие чрезвычайно прочно приведет к катастрофическому разрушению в разреженной структуре, что вызовет его разрушение, как стекло (свойство, известное как хрупкость), хотя от этого не страдают более современные варианты. Несмотря на то, что он подвержен разрушению, он очень силен структурно. Его впечатляющие несущие способности обусловлены дендритной микроструктурой, в которой сферические частицы среднего размера (2-5 нм) слиты в кластеры. Эти кластеры образуют трехмерную высокопористую структуру почти фрактальных цепей с порами чуть менее 100 нм. Средний размер и плотность поры можно контролировать во время производственного процесса.

Airgel — это материал, который составляет 99,8% воздуха. Aerogels имеют пористую сплошную сеть, которая содержит воздушные карманы, а воздушные карманы занимают большую часть пространства в материале. Отсутствие твердого материала позволяет аэрогелю быть почти невесомым.
Аэрогели — хорошие тепловые изоляторы, потому что они почти сводят на нет два из трех методов теплопередачи — проводимость (они в основном состоят из изолирующего газа) и конвекции (микроструктура предотвращает движение чистого газа). Они являются хорошими проводящими изоляторами, потому что они состоят почти полностью из газов, которые являются очень плохими теплопроводниками. (Силиконовый аэрогель является особенно хорошим изолятором, потому что кремнезем также является плохим проводником тепла, с другой стороны, металлический или углеродный аэрогель будет менее эффективным). Они являются хорошими конвективными ингибиторами, поскольку воздух не может циркулировать через решетку. Aerogels — это плохие излучательные изоляторы, потому что через них проходит инфракрасное излучение (которое передает тепло).

Благодаря своей гигроскопичности, аэрогель чувствует себя сухим и действует как сильный осушитель. Люди, занимающиеся аэрогелем в течение длительного времени, должны носить перчатки, чтобы предотвратить появление на их коже сухих хрупких пятен.

Небольшой цвет, который он имеет, обусловлен рэлеевским рассеянием более коротких длин волн видимого света на наноразмерной дендритной структуре. Это заставляет его казаться дымчатым синим на темном фоне и желтоватым на ярком фоне.
Аэрогели сами по себе являются гидрофильными, но химическая обработка может сделать их гидрофобными. Если они поглощают влагу, они обычно страдают от структурных изменений, таких как сжатие и ухудшение, но деградацию можно предотвратить, сделав их гидрофобными. Аэрогели с гидрофобными интерьерами менее подвержены деградации, чем аэрогели с только внешним гидрофобным слоем, даже если трещина проникает в поверхность.

Эффект Кнудсена
Аэрогели могут иметь теплопроводность, меньшую, чем у газа, который они содержат. Это вызвано эффектом Кнудсена, уменьшением теплопроводности в газах, когда размер полости, охватывающей газ, становится сравнимым со средней длиной свободного пробега.Эффективно полость ограничивает движение частиц газа, уменьшая теплопроводность в дополнение к устранению конвекции. Например, теплопроводность воздуха составляет около 25 мВт / м • К при STP и в большом контейнере, но уменьшается до примерно 5 мВт / м • К в диаметре пор 30 нанометров.

Состав
Структура аэрогеля является результатом золь-гель-полимеризации, когда мономеры (простые молекулы) реагируют с другими мономерами с образованием золя или вещества, которое состоит из связанных сшитых макромолекул с отложениями жидкого раствора между ними.Когда материал критически нагревается, жидкость испаряется и рамка сшитой макромолекулы остается за ней. Результатом полимеризации и критического нагрева является создание материала, который имеет пористую сильную структуру, классифицированную как аэрогель.Вариации синтеза могут изменять площадь поверхности и размер пор аэрогеля. Чем меньше размер пор, тем более чувствителен аэрогель к разрушению.

гидроизоляция
Airgel содержит частицы диаметром 2-5 нм. После процесса создания аэрогеля он будет содержать большое количество гидроксильных групп на поверхности. Гидроксильные группы могут вызывать сильную реакцию, когда аэрогель помещают в воду, что приводит к катастрофическому растворению в воде. Одним из способов гидроизоляции гидрофильного аэрогеля является замачивание аэрогеля некоторым химическим основанием, которое заменит поверхностные гидроксильные группы (-ОН) неполярными группами (-OR), который наиболее эффективен, когда R представляет собой алифатическую группу.

Пористость аэрогеля
Существует несколько способов определения пористости аэрогеля: три основных метода — газовая адсорбция, ртутная порозиметрия и метод рассеяния. При адсорбции газа азот при его температуре кипения адсорбируется в образце аэрогеля. Адсорбируемый газ зависит от размера пор в образце и от парциального давления газа относительно его давления насыщения. Объем адсорбированного газа измеряется с использованием формулы Брунауэра, Эммита и Теллера (БЭТ), которая дает удельную площадь поверхности образца.При высоком парциальном давлении в адсорбции / десорбции уравнение Кельвина дает распределение размеров пор по образцу. В ртутной порозиметрии ртуть вводится в пористую систему аэрогеля для определения размера пор, но этот метод очень неэффективен, поскольку сплошной каркас аэрогеля рухнет от высокой сжимающей силы. Метод рассеяния включает зависящий от угла отклонение излучения внутри образца аэрогеля. Образец может представлять собой твердые частицы или поры. Излучение проникает в материал и определяет фрактальную геометрию сети поры аэрогеля. Наилучшими длинами волн излучения являются рентгеновские лучи и нейтроны. Airgel также является открытой пористой сетью: разница между открытой пористой сетью и закрытой пористой сетью заключается в том, что в открытой сети газы могут вводить и оставлять вещество без каких-либо ограничений, в то время как закрытая пористая сеть захватывает газы внутри формовочного материала чтобы они оставались в порах. Высокая пористость и площадь поверхности кремнеземных аэрогелей позволяют использовать их в различных приложениях для фильтрации окружающей среды.

материалы

кремнезем
Силиконовый аэрогель является наиболее распространенным типом аэрогеля и наиболее широко изучается и используется. Он основан на двуокиси кремния и может быть получен из силикагеля или модифицированным способом из Stober. Нанофоам с низкой плотностью кремния весит 1000 г / м3, что является эвакуированной версией рекорд-аэрогеля 1900 г / м3.Плотность воздуха составляет 1200 г / м3 (при 20 ° С и 1 атм). По состоянию на 2013 год, аэрограф имел более низкую плотность при 160 г / м3 или 13% от плотности воздуха при комнатной температуре.

Кремнезем затвердевает в трехмерные переплетенные кластеры, которые составляют всего 3% объема. Поэтому проводимость через твердое вещество очень низка. Оставшиеся 97% объема состоят из воздуха в чрезвычайно малых нанопорах. Воздух имеет мало места для перемещения, препятствуя как конвекции, так и газофазной проводимости.

Силиконовые аэрогели также имеют высокую оптическую передачу ~ 99% и низкий показатель преломления ~ 1,05.

Обладает замечательными теплоизоляционными свойствами, имеющими чрезвычайно низкую теплопроводность: от 0,03 Вт / (м • К) при атмосферном давлении до 0,004 Вт / (м • К) в умеренном вакууме, что соответствует значениям R 14 — 105 (Обычная США) или от 3,0 до 22,2 (метрическая) для 3,5 дюйма (89 мм). Для сравнения, типичная изоляция стен составляет 13 (обычная США) или 2,7 (метрическая) для той же толщины. Его температура плавления составляет 1473 К (1200 ° С, 2,192 ° F).

До 2011 года кварцевый аэрогель содержал 15 записей в мировых рекордах Гиннеса по свойствам материалов, в том числе лучший изолятор и твердость с низкой плотностью, хотя он был вытеснен из последнего названия еще более аэрографическим материалом с более легкими материалами в 2012 году, а затем сфотографирован в 2013 году.

углерод
Углеродные аэрогели состоят из частиц с размерами в нанометровом диапазоне, ковалентно связанных друг с другом. Они имеют очень высокую пористость (более 50%, диаметр пор менее 100 нм) и площадь поверхности от 400 до 1000 м2 / г. Они часто изготавливаются как композитная бумага: нетканая бумага из углеродных волокон, пропитанная аэрогелем резорцин-формальдегида и пиролизуется. В зависимости от плотности углеродные аэрогели могут быть электропроводными, делая композитную аэрогелевую бумагу полезной для электродов в конденсаторах или деионизационных электродах. Из-за чрезвычайно высокой площади поверхности углеродные аэрогели используются для создания суперконденсаторов со значениями до тысяч фарадов на основе плотности емкости 104 F / g и 77 F / cm3.Углеродные аэрогели также чрезвычайно «черные» в инфракрасном спектре, отражающие только 0,3% излучения от 250 нм до 14,3 мкм, что делает их эффективными для коллекционеров солнечной энергии.

Термин «аэрогель» для описания воздушных масс углеродных нанотрубок, полученных с помощью некоторых методов химического осаждения из паровой фазы, является неправильным. Такие материалы можно формовать в волокна с прочностью, превышающей кевлар, и уникальные электрические свойства. Однако эти материалы не являются аэрогелями, поскольку они не имеют монолитной внутренней структуры и не имеют регулярной структуры пор, характерной для аэрогелей.

Оксид металла
Металлоксидные аэрогели используются в качестве катализаторов в различных химических реакциях / превращениях или в качестве прекурсоров для других материалов.

Аэрогели, изготовленные из оксида алюминия, известны как аэрогели оксида алюминия. Эти аэрогели используются в качестве катализаторов, особенно при «легировании» металлом, отличным от алюминия. Никель-глиноземный аэрогель является наиболее распространенной комбинацией. NASA также изучают аэрогели из оксида алюминия для захвата частиц сверхскорости; препарат, легированный гадолинием и тербием, может флуоресцировать на месте воздействия частиц, причем количество флуоресценции зависит от энергии удара.

Одним из наиболее заметных различий между аэрогелями кремнезема и аэрогелем из оксида металла является то, что аэрогели оксида металла часто окрашиваются в разные цвета.

аэрогель	цвет
Силикагель, оксид алюминия, диоксид титана, диоксид циркония	Прозрачный с релеевским рассеянием синий или белый
Оксид железа	Ржавчина красная или желтая, непрозрачная
хромия	Глубокий зеленый или темно-синий, непрозрачный
ванади	Оливково-зеленый, непрозрачный
Неодимовый оксид	Фиолетовый, прозрачный
Самария	Желтый, прозрачный
Holmia, erbia	Розовый, прозрачный

Другие
Для создания аэрогелей можно использовать органические полимеры. SEAgel изготовлен из агара. Целлюлозу из растений можно использовать для создания гибкого аэрогеля.

Халькогель — это аэрогель из халькогенов (колонка элементов на периодической таблице, начинающаяся с кислорода), таких как сера, селен и другие элементы. В его создании использовались металлы, менее дорогие, чем платина.

Аэрогели из квантовых точек селенида кадмия в пористой трехмерной сети были разработаны для использования в полупроводниковой промышленности.

Эффективность аэрогеля может быть увеличена для конкретного применения путем добавления легирующих добавок, армирующих структур и гибридизующихся соединений.Aspen Aerogels производит такие продукты, как Spaceloft, которые представляют собой композиты аэрогеля с каким-то фиброзным моргнув.

Биологические альтернативы (биоаэрогели)
Самый известный аэрогель — кремнезем, но исследователи стремятся производить биосодержащие аэрогели, возможно, более сильные, чем кремнезем.

Seagel — материал, подобный органическому аэрогелю из агара, со вкусом и текстурой, напоминающими рисовые лепешки.

Maerogel состоит из основного риса (в основном брошенного в рисовую промышленность) и снижает затраты по сравнению с другими процессами. Этот процесс позволяет разделить на шесть издержек.

Aéropectine производится из цитрусовой кожицы (2015), но слишком гигроскопичен, чтобы сделать изолятор,

Крахмальный аэрогель (на самом деле смесь амилозы и амилопектина), который может прийти, например, из кукурузы или лучше гороха. Он также очень гигроскопичен, но может быть покрыт покрытием, что делает его более стабильным и гидрофобным. Он сильнее, чем аэрогель с двуокисью кремния, но с коэффициентом теплопроводности немного менее хорошим, но все же около 0,021 Вт м -1 К -1 (от 0,025 до 0,035 и воздуха Вт м -1 К -1 для минеральной ваты и полистирола.

Их тепловые характеристики могут быть улучшены во время изготовления: крахмал, растворенный в воде, перемешиваемый при определенном давлении и температуре, и механически перемешиваемый для разрыва и диспергирования зерна затем охлаждается до 4 ° С (фаза ретроградации) и образования геля перед заменой его на растворитель во время сверхкритической фазы сушки (ацетон может заменить этанол), а затем растворитель десорбируется и заменяется воздухом. Этот материал подготовлен в фитнес-центре материалов (Cemef) Mines Paris-Tech.

производство
В принципе, производство аэрогеля заключается в замене жидкого компонента силикагеля (аэрозоля кремнезема) газом. Технически процесс более сложный. Действительно, структура геля имеет тенденцию коллапсировать, когда его просто высушивают. Он становится пористым и рушится.

На практике гидрогель, силикагель, используемый, в частности, для мягких контактных линз, сушат в условиях экстремальной температуры и давления, заменяя воду жидкостью, такой как этанол, в присутствии «предшественника» — алкоксида кремния. Алкоксид является своего рода катализатором реакции. Он состоит из спирта и силикона. Его формула представляет собой Si (OR) 4. Эта реакция вызывает появление диоксида кремния:
Если (OCH ₂ CH ₃ ) _{4 (Liq.)} + 2H ₂ O _(Liq.) → SiO _{2 (твердое вещество)} + 4HOCH ₂ CH _{3 (Liq.)} .

Силикагель является стабильным минеральным соединением формулы SiO 2. Затем идет процесс, называемый сверхкритической сушкой (на английском языке: сверхкритическая сушка). В термодинамике критической точкой является переходная фаза между жидкостями и газами. В принципе, жидкое и парообразное состояния являются микроскопически идентичными: они характеризуются расстройством атомов или молекул. Кроме того, существует давление и температура (критическая), для которой эта кривая сосуществования жидкого пара внезапно прекращается. Кроме того, тело не является ни жидким, ни газообразным: это жидкая фаза. Именно этим процессом спирт удаляют из геля. Эту операцию проводят в автоклаве при давлениях от 50 до 60 бар, температуре от 5 до 10 ° С и от 12 до 6 дней. Затем достигается цель, жидкость заменена газом без структуры глыбы, разрушающейся или уменьшающейся.

Существуют процессы создания аэрогеля при температуре и давлении окружающей среды, но на данный момент они хранятся в секрете промышленниками.

производство
Аэрогели изготавливают путем сушки геля из желатинового материала, в основном диоксида кремния, в экстремальных условиях. Первый синтез силикатных аэрогелей был выполнен Самуэлем Стивенсом Кистлером в 1931/32 году. Сначала он разработал метод для высушивания гелей без их усадки.

Силикат аэрогель согласно Кистлеру
Кистлер использовал силикат натрия, который он смешивал с водой для приготовления раствора (водное стекло). После добавления быстрорастворимой реакционной соляной кислоты падала со временем кремнезем (реакция осаждения), которая была вызвана броуновским движением, распределенным некоординированным в растворе и, таким образом, также столкнулось.

Или же:

Из-за постепенной адгезии эти частицы агрегируются с течением времени и в течение примерно одного дня, образуется гель с сетчатой ​​структурой. Из этого хлорида натрия и избытка соляной кислоты промывали водой (Aquagel) с последующим смещением со спиртом (алкогель). Эта стадия необходима, так как в противном случае вода разрушает структуру геля по мере прогрессирования процесса. Если спирт испаряется медленно, мениски образуются из-за поверхностных сил, действующих на гель, который «зарывается» в геле и вызывает в геле подобную банду структуру. Это было бы связано с усадкой геля и, как результат, пористой структурой с пористостью около 50%, но этого было просто избежать. Кистлер использовал для сушки, следовательно, автоклав и повышенную температуру и давление в критической точке спирта, так что образовывалась сверхкритическая жидкость. Эта процедура называется сверхкритической сушкой. Таким образом, граница фазы между газом и жидкостью была отменена; Поверхностные силы, которые привели бы к образованию менисков в другом случае, больше не существовали. Затем сверхкритическую жидкость выдували из автоклава, вызывая высыхание продукта и, в конечном итоге, превращалось в аэрогель. Аэрогель сохранил размер и форму исходного геля, а силикатные аэрогели, изготовленные Kistler, имели плотность около 30-300 кг / м 3 и имеют пористость в диапазоне от 86 до 98%. Однако способ производства в соответствии с Кистлером имел недостаток в том, чтобы быть длинным и дорогостоящим, что особенно касалось обмена растворителем перед испарением спирта.

Процесс по Тейхнеру — золь-гель-процесс
Станислав Тейхнер попытался воспроизвести процедуру Кистлера в Лионском университете в 1960-х годах, хотя потребовалось несколько недель, чтобы произвести меньшие образцы аэрогелей. В качестве альтернативы, он разработал в 1968 году золь-гель-процесс, используемый сегодня в качестве стандартного метода, который был дополнительно улучшен в 1986 году. Исходным материалом здесь является токсичный тетраметилортосиликат (TMOS), который медленно гидролизуется до ортокремниевой кислоты и метанола в соответствии с ниже приведенное уравнение реакции с определенным количеством воды после добавления катализатора.

В результате вода отделяется от кремнезема и образуются тетраэдры SiO 2. Затем эти сети образуют гель. Сушка полученного алкогеля снова равна методу Kistler, где метанол имеет критические значения 239,4 ° C и 80,9 бар. Свойства сформированного таким образом аэрогеля, в частности структуры и плотности, могут контролироваться выбором катализатора, рН или доли используемых веществ, в частности, метанола. Эта процедура используется сегодня в DESY и Lund.

Другие процедуры
В другом процессе исследовательская группа при Арлоне Ханте из Калифорнийского университета в Беркли производит частицы аэрогеля вместо токсичной TMOS из тетраэтилортосиликата (TEOS). Кроме того, горючий этанол заменяется двуокисью углерода, что очень трудоемко. Одним из преимуществ является относительно низкая критическая температура диоксида углерода при 31 ° C, что значительно облегчает процесс сушки.

Другой способ используют в BASF в Людвигсхафен-на-Рейне, где в частности получают аэрогелевые гранулы (гранулы) диаметром от одного до шести миллиметров и плотность около 200 кг / м 3. Серную кислоту и силикат натрия подвергают реакции, распыляя их на поршень со смесительной насадкой. Это приводит к образованию щелочных солей, которые необходимо вымывать путем последующей обработки. Преимущество этого процесса заключается в сравнительно меньших затратах, недостаток которого следует рассматривать в худшем случае, в частности оптические свойства гранул.

Углеродные аэрогели (CRF) преимущественно производятся пиролизом резорцин-формальдегидных аэрогелей (RF). При подготовке резорцин-формальдегидных аэрогелей вместо сверхкритической сушки можно использовать более сухую воздушную сушку.

Приложения
Так как показатель преломления аэрогелей находится в диапазоне, который не достижимо газами, жидкостями или обычными твердыми веществами, они играют важную роль в качестве так называемого радиаторного материала для черенковских детекторов; Углеродные аэрогели также из-за их высокой электропроводности и стабильности в исследованиях материалов для материала электродов в первичных и топливных элементах, катализаторов транспортных средств и суперконденсаторов.

Среда хранения
Из-за их высокой пористости аэрогели были первоначально разработаны с целью сохранения возможностей хранения газов и твердых веществ. В 1960-х годах аэрогели испытывали на пригодность в качестве носителей для жидкого ракетного топлива.

фильтрация
Благодаря своей тонкой структуре аэрогели могут использоваться в качестве собирающей матрицы для мельчайших частиц пыли. Поэтому они использовались на борту космического корабля «Звездная пыль». Захваченные частицы пыли и молекулы медленно замедляются в аэрогеле, так что они не разрушаются термически. Так у вас удалось. а. также в первый раз, не принося материал из кометы (Wild 2) на Землю.

Теплоизоляция
Особенно силикатные аэрогели имеют очень низкую теплопроводность и поэтому часто используются в качестве изолирующего материала для специальных применений (например, в виде прозрачной теплоизоляции); С начала 2013 года в Швейцарии была продана соответствующая специальная штукатурка с добавленными гранулами аэрогеля.

Косметика и уход за волосами
Мелкие, гидрофобные частицы аэрогеля, изготовленные из силилата кремнезема, используются, среди прочего, в качестве фиксирующих порошков в косметических средствах и в качестве объемных и стильных порошков для ухода за волосами.

Аптека
В качестве сушки и растворителя, а также носителя используют аэрогель с фармацевтически силикагелем.

Aerogels используются для различных применений:

В 2004 году было продано около 25 млн. Долл. США продукции для изоляции аэрогелей, которая к 2013 году увеличилась примерно до 500 млн. Долл. США. Это представляет собой наиболее существенное экономическое воздействие этих материалов сегодня. Потенциал замены обычной изоляции аэрогелевыми решениями в строительном секторе, а также в промышленной изоляции весьма значителен.

В гранулированной форме добавить изоляцию в фонари. Проект Института солнечной декальхии в Университете Джорджии в 2007 году использовал аэрогель в качестве изолятора в полупрозрачной крыше.

Химический адсорбер для очистки разливов.
Катализатор или носитель катализатора.
Силиконовые аэрогели могут использоваться в устройствах формирования изображений, оптике и световодах.
Материал для фильтрации из-за его высокой площади поверхности и пористости, предназначенный для удаления тяжелых металлов.
Загустители в некоторых красках и косметике.
В качестве компонентов поглотителей энергии.
Лазерные цели для Национального механизма воспламенения Соединенных Штатов.
Материал, используемый в импедансных соединителях для преобразователей, громкоговорителей и дальномеров.
Коммерческое производство аэрогелей «одеяла» началось около 2000 года, сочетая кварцевый аэрогель и волокнистую арматуру, что превращает хрупкий аэрогель в прочный, гибкий материал. Механические и термические свойства продукта могут варьироваться в зависимости от выбора армирующих волокон, аэрогелевой матрицы и присадок для окрашивания, входящих в состав композита.
НАСА использовало аэрогель для улавливания частиц космической пыли на борту космического корабля Stardust. Частицы испаряются при ударе с твердыми частицами и проходят через газы, но могут попасть в аэрогели. НАСА также использовало аэрогель для теплоизоляции Марса Ровера и космических костюмов.
ВМС США оценивают нижнее белье из аэрогеля как пассивную тепловую защиту для дайверов.
В физике частиц в качестве излучателей в черенковских эффектных детекторах, таких как система ACC из детектора Belle, используется в Belle Experiment на KEKB. Пригодность аэрогелей определяется их низким показателем преломления, заполнением зазора между газами и жидкостями, их прозрачностью и твердостью, что упрощает их использование, чем криогенные жидкости или сжатые газы. Их низкая масса также полезна для космических полетов.
В качестве прекурсоров для производства углеродных аэрогелей или когда требуется органический изолятор с большой поверхностью, используются аэрогели резорцин-формальдегида (полимеры, химически похожие на фенолформальдегидные смолы). Они поставляются как материал с высокой плотностью, с площадью поверхности около 600 м2 / г.
Нанокомпозиты металл-аэрогель, полученные путем пропитки гидрогеля раствором, содержащим ионы переходного металла и облучающим результат гамма-лучами, осаждают наночастицы металла. Такие композиты могут использоваться в качестве катализаторов, датчиков, электромагнитного экранирования и удаления отходов. Предполагаемое использование катализаторов на основе платины на углероде находится в топливных элементах.
Как система доставки лекарств из-за его биосовместимости. Благодаря высокой площади поверхности и пористой структуре, препараты могут адсорбироваться из сверхкритического СО2. Скорость высвобождения лекарств может быть адаптирована путем изменения свойств аэрогеля.
Углеродные аэрогели используются при строительстве малых электрохимических двухслойных суперконденсаторов. Из-за высокой площади поверхности аэрогеля эти конденсаторы могут составлять от 1/2000 до 1/5000 по сравнению с аналогичными номинальными электролитическими конденсаторами. Суперконденсаторы Airgel могут иметь очень низкий импеданс по сравнению с обычными суперконденсаторами и могут поглощать или производить очень высокие пиковые токи. В настоящее время такие конденсаторы чувствительны к полярности и их необходимо подключать последовательно для достижения рабочего напряжения более 2,75 В.
Dunlop Sport использует аэрогель в некоторых своих ракетках для тенниса, сквоша и бадминтона.
При очистке воды халькогели показали, что поглощают загрязняющие вещества тяжелых металлов ртуть, свинец и кадмий из воды.
Airgel может ввести беспорядок в сверхтекучий гелий-3.
В воздушном обледенении новое предложение использует аэрогель из углеродной нанотрубки.Тонкая нить накаливается на намоточной машине для создания пленки толщиной 10 микрон, что эквивалентно листу бумаги формата А4. Количество материала, необходимого для покрытия крыльев гигантской струи, составляет 80 грамм (2,8 унции). Нагреватели Airgel можно оставлять непрерывно при малой мощности, чтобы предотвратить образование льда.
Туннель теплопередачи трансмиссии Chevrolet Corvette (C7).
CamelBak использует аэрогель в качестве изоляции в тепловой спортивной бутылке.
45 North использует аэрогель в качестве пальмоизоляции в своих перчаточных перчатках Sturmfist 5.

безопасности
Известно, что аэрогели на основе диоксида кремния являются канцерогенными или токсичными. Однако они являются механическим раздражителем для глаз, кожи, дыхательных путей и пищеварительной системы. Небольшие частицы кремнезема могут потенциально вызвать силикоз при вдыхании. Они также могут вызывать сухость кожи, глаз и слизистых оболочек. Поэтому рекомендуется использовать защитное снаряжение, включая респираторную защиту, перчатки и защитные очки, при обращении или обработке голой аэрогели.