Aerogel: material leve como o ar e forte como o aço

Composto basicamente por espaços vazios, o aerogel é o melhor isolante térmico do mundo. Além disso, o material pode ser usado tanto por jogadores de tênis quanto por astronautas.

Aerogel, um dos materiais mais leves e menos densos do mundo (Fonte da imagem: NASA - JPL)

A descoberta do aerogel começou com uma pequena brincadeira entre dois cientistas. Desafiado pelo colega Charles Learned, o engenheiro químico Steven Kistler apostou que conseguiria substituir a água existente em uma gelatina por algum gás, sem fazer com que o volume dela diminuísse.

O primeiro artigo de Kistler sobre o assunto foi publicado na revista Nature em 1931. Mas, infelizmente, o autor morreu pouco tempo antes de o mundo começar a se interessar pelo seu invento. Faz pelo menos 20 anos que o mundo começou a dar a devida atenção ao aerogel, que já foi utilizado até mesmo em missões espaciais.

Mas afinal, o que o aerogel tem de tão especial?

Características do aerogel

Quando olhamos para fotos e vídeos do aerogel, fica difícil não imaginar que aquele material tenha saído de um filme de ficção científica. Para começar, ele tem uma aparência translúcida, de cor um pouco azulada. Porém, se posicionado contra a luz, ele fica alaranjado. Além disso, o material pode ser manipulado para que se torne totalmente transparente.

Apesar do nome, o aerogel é bastante rígido. O material leva esse nome porque é feito a partir de géis, normalmente de sílica. Em um processo conhecido como secagem supercrítica, os cientistas conseguem extrair a porção líquida do gel, substituindo-a por gases.

Graças a esse processo, o aerogel ficou conhecido como um dos materiais menos densos e mais leves do mundo todo: 99,8% dele é composto de espaços que aparentam estar vazio, mas que estão repletos de ar.

Alta resistência

2 gramas de aerogel são capazes de aguentar um tijolo de 2,5 kg (Fonte da imagem: NASA - JPL)

O aerogel possui uma estrutura muito forte, podendo aguentar até 4 mil vezes o seu próprio peso. Curiosamente, ao mesmo tempo o material pode ser facilmente quebrado. Ao pressionar um pedaço de aerogel com um pouco de firmeza, uma depressão será causada permanentemente na peça. Se for empregado um pouco mais de força, o aerogel pode se estilhaçar, como o vidro de um carro.

Absorção de líquido

O aerogel é um dessecante muito forte, isto é, ele pode absorver água e outros líquidos em velocidade e quantidade espantosas. Quem trabalha com a manipulação desse material por períodos prolongados de tempo deve, inclusive, usar luvas, caso contrário, alguns pontos da pele acabam secos e quebradiços.

Depois de absorver água, a estrutura do aerogel sofre modificações e o material acaba se deteriorando. Porém, com o devido tratamento químico, o aerogel pode ser transformado em um material hidrofóbico, ou seja, que repele a água. Dessa forma, por mais que ele sofra algum tipo de rachadura, ele não será tão suscetível à absorção de líquidos.

Isolamento térmico

O aerogel impede que a flor seja queimada pela chama (Fonte da imagem: NASA - JPL)

Graças à sua composição, o aerogel praticamente anula os três métodos de condução de calor: condução (via sólidos), convecção (via fluídos) e radiação (por luz, por exemplo). Essa é uma das características mais importantes do material, que chega a ser 39 vezes mais isolante do que a melhor fibra de vidro térmica que existe atualmente.

A razão por trás dessa propriedade vem do fato de que o aerogel é composto, basicamente, por gases, e estes são conhecidos por possuírem baixa condutividade de calor. Na imagem acima, é possível ver como a chama do maçarico não chega a danificar a flor posicionada acima do aerogel.

Diferentes "sabores"

Aerogéis podem ser produzidos com diferentes materiais (Fonte da imagem: Aerogel.org)

É importante notar que, apesar de o aerogel ser normalmente feito com sílica gel, ele também pode ser produzido a partir de outras substâncias, como carbono e óxido de alumínio. A condutividade térmica, assim como as outras propriedades, varia de acordo com o material usado na fabricação do aerogel.

Usos práticos do aerogel

Comercialmente, o aerogel já foi utilizado como isolante térmico em claraboias e sacos de dormir usados por exércitos militares. Além disso, também serve como revestimento interno no solado de calçados usados para caminhar sobre a neve.

Pesquisas também indicam que, de acordo com o tratamento dispensado durante a produção do aerogel, ele pode ser utilizado para a limpeza de manchas de óleos em oceanos e outras águas. No vídeo acima, por exemplo, é possível ver esse tipo de tarefa sendo desempenhada por um pedaço de aerogel hidrofóbico.

Partícula espacial capturada pelo aerogel (Fonte da imagem: NASA - JPL)

A NASA chegou a usar o material para coletar poeira espacial com a sonda Stardust. Essas partículas evaporam quando se chocam contra sólidos e atravessam livremente nuvens de gases, mas puderam ser capturadas com o aerogel. Além disso, a agência norte-americana também usou o invento como isolante térmico no veículo Mars Rover e em trajes espaciais usados pelos astronautas.

Até mesmo a fabricante de raquetes Dunlop já usou o aerogel em alguns modelos desenvolvidos para tênis e squash. As possibilidades de uso continuam a ser promissoras e, no futuro, esse tipo de material poderá ser usado também para armazenar hidrogênio em veículos que usem esse tipo de gás para se locomover.

Outra aplicação do material diz respeito aos computadores. Com a diminuição do tamanho físico dos chips, os sinais que trafegam dentro deles podem acabar interferindo uns com os outros. Porém, o aerogel poderia ser usado como isolante entre esses diversos sinais. Dessa forma, os chips poderiam se tornar menores e ganhar mais desempenho.

SeaGel, um novo recordista!

Durante muito tempo, o aerogel foi considerado o sólido menos denso do mundo. Mas, recentemente, um novo recorde foi batido com um concorrente de pouco peso: o SeaGel, uma espécie de aerogel produzido a partir de ágar-ágar, substância gelatinosa extraída de algumas espécies de algas.

De acordo com vídeo acima, além de também funcionar como um isolante térmico e de ser ainda mais leve e menos denso do que o aerogel de sílica, o SeaGel guarda uma outra vantagem na manga: é comestível!

Fonte: Felipe Arruda (TecMundo)