Aerogely – pevné látky lehčí vzduchu

Ve 30. letech 20. století americký chemik Samuel Kistler vyrobil nejlehčí pevnou látku na světě. Jemným způsobem odstranil kapalinu ze silikagelu a zůstala mu čistá kostra s nanootvory. Kostra obsahovala 99 % vzduchu a vypadala jako zmrzlý kouř. Kistler ji nazval „aerogel“.

Po celá desetiletí byl aerogel považován za pouhou kuriozitu. Byl velmi křehký, což omezovalo jeho využitelnost. V průběhu posledního desetiletí ale došlo ke změně. Chemici zesílili aerogel skleněnými vlákny a impregnovali ho tenkými polymerovými řetězci tak, aby byl pružnější. Celopolymerový aerogel, navržený týmem v Glenn Research Center, Cleveland, (patřící pod NASA), je údajně tak pružný jako guma, ale 500krát pevnější než byl původní Kistlerův originál.

Praktické uplatnění

V současné době se objevují jeho četné aplikace. Díky obsahu zadrženého vzduchu je například vynikajícím izolačním materiálem: pouhý centimetr tlustá izolace nahradí pěticentimetrovou vrstvu kvalitní izolační pěny. Průhledná eko-okna vyrobená z aerogelu mohou udržet budovy teplejšími lépe než konvenční okna se dvěma skly – a to při minimální váze. Také oděvy pro zimní sporty stále častěji obsahují aerogel. A tabletový počítač Nexus 7 firmy Google má kryt z plastového aerogelu, který váží pouze polovinu ve srovnání s konvenčním plastovým krytem.

Kovová nanopěna

Největší naději ale slibuje nový typ aerogelu – kovová nanopěna, v níž jsou atomy uspořádány jako v kovu a nikoliv jako atomy v křemeni nebo polymeru. Jednoduchý způsob, jak tyto kovové pěny vyrobit, objevil v roce 2005 tým výzkumníků z Los Alamos National Laboratory, New Mexico. Po spálení pelet určitých kovových sloučenin zůstala struktura podobná aerogelu.
Ačkoliv tento aerogel je nepoužitelný jako izolace, mají kovové nanopěny zajímavé kombinace vlastností: mají velmi nízkou plošnou hustotu (okolo 1/3 000 g/m²), jsou elektricky vodivé a chemicky aktivní. Tyto vlastnosti poskytují nové možnosti využití. Chemicky aktivní železné nebo niklové skelety by mohly v příští generaci katalytických konvertorů pomoci snížit množství drahých kovů, například platiny. Beryliové nanopěny, použité k výrobě lehkých struktur, by mohly skladovat až 10 váhových procent vodíku. V kovových nanopěnách by se tedy mohlo skladovat palivo pro automobily na vodíkový pohon. (Kovové hydridy jsou pro tyto účely sice lepší, ale pro uvolnění vodíku vyžadují vysoké teploty.) Nanopěny z katalytické mědi by mohly být nenákladným způsobem využity i k odsávání CO₂ z atmosféry za účelem výroby průmyslově užitečných uhlovodíků.

Podle: Ben Crystall: Aerogels – solids lighter than air. New Scientist, 2014, č. 2990, s. 39.
Překlad: Václav Vaněk