Аэрогель. Что это такое и как уже сегодня он меняет нашу жизнь
Компания «Кералайт» приступает к выпуску строительных материалов на основе аэрогеля. Если вы об этом до сих пор ничего не слышали, то сейчас самое время. Мы начинаем серию публикаций о материале будущего, который способен изменить нашу жизнь к лучшему. Сегодня об истории аэрогеля, его возможностях и перспективах беседуем с кандидатом технических наук Александром Демьяненко.
– Александр Игоревич, когда слышишь «аэрогель», представляется что-то фантастическое, что-то не из этой жизни…
– Он и не из этой. Из прошлой. Инновации-то уже 90 лет. Еще в 1931 году американский химик Стивен Кистлер из Калифорнии, поспорил с коллегой Чарльзом Лернедом, что сможет заменить всю жидкость в желе на газ без малейшей усадки объема вещества. В успешности такого опыта были большие сомнения. Ведь ученые знали, что при удалении жидкости из геля его твердая составляющая теряет прочную структуру, меняет форму и как бы схлопывается, то есть разрушается. Но Кистлер нашел выход – заменил жидкость в геле на метанол. Затем под давлением нагревал гель до достижения критической температуры метанола. В итоге метанол «ушел» из геля, а гель «высох», но при этом не сжался, а сохранил свой каркас.
Так ученый получил первый образец материала с фантастическими свойствами, который, благодаря своей структуре, чуть тяжелее воздуха, при этом обладает крайне низкими тепло-, звуко- и электропроводностью.
– И что же было с экспериментом дальше?
– А дальше – затишье. Материал долгое время оставался пусть и удачным, но лабораторным экспериментом. К использованию аэрогеля в прикладных целях вернулись уже в конце 20-го века с развитием космической индустрии, тяжелого машиностроения, энергетики. К исследованию подключились крупнейшие компании, например, такие, как NASA. Сегодня из аэрогеля делают ловушки для космической пыли, его используют для защиты оборудования от холода на Марсе, скафандров для астронавтов, в качестве антикоррозионной изоляции трубопроводов судов и кораблей, активно используют в нефтяной промышленности.
– Но это все еще про космос. Когда аэрогель сможет решать более земные проблемы?
– Это уже происходит. Например, из аэрогеля создают фильтры для воды. Российские ученые изобрели аэрогель, способный останавливать артериальные и венозные кровотечения. Из аэрогеля шьют одежду, в которой нельзя замерзнуть. Аэрогель — прекрасный утеплитель. И это его свойство уже активно используют в строительстве.
Производство строительных материалов на основе аэрогелей прямо сейчас становится серьезной альтернативой традиционным изделиям. Ведь оно позволяет сэкономить миллиарды на теплоизоляции.
В Китае, например, поставили на поток производство аэрогеля на основе диоксида кремния в виде порошка. Он используется в качестве добавки для улучшения телоизоляционных свойств материалов. Аэрогелевый порошок вводят в состав гидро-, термоизоляционных смесей, которые наносят на бетонные, гипсокартонные, полиуретановые поверхности и в результате эти материалы приобретают отличные теплоизоляционные свойства.
– Получается, что этот порошок можно интегрировать практически в любой строительный материал?
– Совершенно верно. На его основе, например, уже производят негорючие композитные панели на цементной основе, штукатурки, краски с отличными теплоизоляционными свойствами, пастообразные защитные покрытия. Гибкая рулонная теплоизоляция на основе аэрогеля из диоксида кремния и минерального волокна идеально подходит для применения в условиях высоких и низких температур, особенно эффективна для изоляции паропроводов сетей теплоснабжения зданий, трубопроводной арматуры, изоляции резервуаров.
– Аэрогель в медицине, космосе, легкой промышленности, строительстве... Как один и тот же материал, может обладать такими разными свойствами?
– Способы производства аэрогеля разные, отсюда и разные свойства этого материала.
Видов аэрогелей много. Это и углеродный аэрогель, и графеновый, и силикатный, и кварцевый, и другие. Конечно, они имеют некоторые общие качества аэрогеля, но все-таки отличаются по свойствам.
Так, например, в отличие от твердых кварцевых аэрогелей, углеродные могут быть эластичными. Следовательно, у них и разные сферы применения.
– Почему в России аэрогель все еще остается материалом из мира фантастики?
– В России пока нет своего производства аэрогеля, за исключением небольших исследовательских лабораторий. Процесс его создания все еще остается трудоемким и весьма затратным. Но в нашей стране уже используются материалы на основе аэрогелей, произведенных в США, Европе и Китае. Прежде всего, это касается строительной индустрии, здесь огромный интерес к этому материалу. Так что нет сомнений в том, что рано или поздно продукция с применением аэрогелей займет одну из лидирующих позиций, на строительном рынке так уж точно.