L'Aerogel è il perfetto isolante domestico. Valore R di R-10,3 per pollice. Ha una conduttività termica molto bassa, una bassa densità e un'elevata porosità. La maggior parte degli aerogel sono costituiti da silice (sabbia), il composto che costituisce il 59% della crosta terrestre, e aria. Gli spazi d'aria morti sono l'isolante principale nella maggior parte degli isolamenti. I prodotti Aerogel contengono fino al 99,8% di aria.
Cos'è l'Aerogel?
L'aerogel è un gel solido a bassa densità. Il liquido viene rimosso e sostituito con gas, solitamente aria. L'aerogel è anche chiamato “fumo blu”, “fumo solido” e “fumo congelato” a causa del suo aspetto.
La maggior parte dell'aerogel è costituita da silice che costituisce la parte solida della sostanza. La silice è un cattivo conduttore di calore. L'aria non può muoversi all'interno della sostanza, impedendo sia la conduzione che la convezione del calore. L'aerogel è solo leggermente più pesante dell'aria. Un metro cubo pesa 1,5 chilogrammi. (35 piedi cubi pesano 3,3 libbre)
Un fiore appoggiato su un pezzo di aerogel di silice, sospeso sulla fiamma di un becco Bunsen. Gli aerogel hanno eccellenti proprietà isolanti e il fiore è protetto dal calore della fiamma.
Fatti sull'aerogel:
99,8% Aria 39 volte più isolante della migliore fibra di vetro 1.000 volte meno densa del vetro Utilizzato sul rover di Mars Pathfinder
Una citazione del Dr. Peter Tsou del Jet Propulsion Laboratory della NASA: “Potresti prendere una casa con due o tre camere da letto, isolarla con l'aerogel e riscaldarla con una candela. Ma alla fine la casa diventerebbe troppo calda”.
Come è successo l'Aerogel
L'Aerogel è stato creato nel 1931 come risultato di una scommessa tra Samuel Stephens Kistler e Charles Learned. Chi potrebbe sostituire il liquido in un barattolo di gelatina con un gas senza ridurne il volume? Kistler ha vinto la scommessa.
La liofilizzazione rimuove il liquido senza causare il collasso della matrice solida del gel. I primi aerogel erano realizzati a base di silice. Kistler usò anche l'allumina, la cromia e l'ossido di stagno. Alla fine degli anni ’80, i produttori iniziarono a utilizzare il carbonio per produrre aerogel. Altri materiali di base utilizzati includono ossido di ferro, rame, oro e carbonio.
Usi dell'aerogel
I dipartimenti di ricerca e sviluppo hanno ideato molteplici usi per l'aerogel, molti dei quali prima che i prodotti isolanti diventassero praticabili.
Uso edile
I recenti progressi nella riduzione della fragilità dell'aerogel rendono l'aerogel un prodotto isolante più versatile. Alcuni dei prodotti e degli usi includono:
Isolamento delle pareti. Può essere utilizzato indipendentemente o laminato su lana minerale o pannello di fibra per fornire una migliore resistenza termica. Lucernari. Inserito tra due strati di Lexan per un migliore isolamento. Finestre. Inserito tra due lastre di vetro, offre un valore di isolamento migliore rispetto alle finestre con tripli vetri. Le unità sono anche molto più leggere. Spazi stretti. Può essere imballato in cavità piccole e strette come lo spazio tra gli stipiti delle finestre e il telaio della parete senza perdere alcun valore R. Avvolgitubo. Sostituisce l'involucro in fibra di vetro. Occupa meno spazio e fornisce un migliore valore di isolamento. Ponti termici. Installato come strisce sottili e strette sulla faccia interna dei montanti delle pareti e delle travi del tetto, l'aerogel aumenta il valore R complessivo del sistema di pareti. Cartongesso. L'aerogel viene aggiunto al muro a secco per aumentare il valore R della parete esterna. Malta. L'intonaco a base di aerogel aumenta il valore di isolamento. (Utilizzato durante il restauro di edifici storici per aggiungere isolamento preservandone l'aspetto.) Attrezzatura Coperte. Prevenire la dissipazione del calore e fornire isolamento acustico.
Altre applicazioni dell'aerogel
L'aerogel è utilizzato in molti prodotti: alcuni sembrano un po' strani. Eccone alcuni.
Racchette da tennis. Vernici. Cosmetici. Abbigliamento e coperte. Tute spaziali e scafandri. Assorbimento di fuoriuscite di prodotti chimici. Consegna farmaci. Sghiacciamento degli aerei. Testate termonucleari. Molti altri.
Vantaggi dell'aerogel:
I vantaggi dell’aerogel come prodotto isolante includono:
Miglior isolamento termico. Assorbimento del suono. Essiccante. A prova di fiamma. Permeabile all'acqua. Idrofobo. Elevate caratteristiche idrorepellenti. Riduce la corrosione in ambienti umidi e marini. Allo stesso tempo, l'aerogel consente al vapore di attraversarlo. Installazione. Installazione facile. Si taglia con un taglierino. Può essere rimosso e sostituito senza danni. Durabilità. Non si accumula, non si affloscia o si rompe. Ha una vita utile più lunga. Risparmia spazio. Utilizza meno spazio rispetto ai tradizionali materiali isolanti.
Svantaggi dell'aerogel:
L'aerogel può essere il materiale isolante perfetto ma presenta alcuni problemi. Non è una nuova invenzione, ma l’industria dell’isolamento è stata lenta nell’adottarla e nel capire come utilizzarla in modo efficace. L'interesse commerciale diminuì intorno al 1970. La rinascita dell'Aerogel iniziò negli anni '80 con l'utilizzo del prodotto da parte della NASA e la scadenza di alcuni brevetti.
Costo. Circa $ 2,30 per piede quadrato per uno spessore di 5 mm. Disponibilità. L'aerogel è prodotto in piccoli lotti, limitando la distribuzione di massa. Non è disponibile presso i grandi punti vendita di forniture edili. Fragilità. Non regge alla tensione. Respiratorio. Potenziale rischio di problemi alle vie respiratorie superiori. DPI. Utilizzare dispositivi di protezione individuale tra cui un respiratore e guanti durante la manipolazione dell'aerogel.
Produzione di aerogel
Tutti questi problemi vengono affrontati dai produttori e i miglioramenti vengono annunciati regolarmente. Sono già disponibili innovazioni come la laminazione di aerogel su prodotti isolanti come lana minerale, cartongesso e piastrelle.
L’Unione Europea e la Gran Bretagna stanno standardizzando le linee guida sugli aerogel. La densità di popolazione e le aree edificabili congestionate portano a fare maggiore affidamento su prodotti isolanti e insonorizzanti migliori.
Alcuni dei principali produttori mondiali di aerogel includono:
Aspen Aerogels Aerogel Technologies Svenska Aerogel Holding AB Green Earth Aerogel Technologies Cabot Corporation
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