エアロゲルとは

エアロゲルは、ゾルゲル法によって形成されるナノ多孔質固体材料の一種であり、特定の乾燥方法によりゲル内の液相を気体に置換する[1]。ゼラチン、アラビアゴム、シリコーン、髪、爪など。エアロゲルはゲルの性質、つまり膨張、チキソトロピー、デサイジングなどの性質も持っています。
エアロゲルは世界最小の固体であり、2022 年の化学分野の 10 の新興技術の 1 つです。
エアロゲルは固体物質の一種であり、世界で最も密度が小さいです。密度は1立方メートルあたり3キログラムです。一般的なエアロゲルはシリコン エアロゲル ゲルで、1931 年にアメリカの科学者キスラーが友人とのギャンブルのために初めて作成しました。エアロゲルには、シリコン、カーボン、硫黄、金属酸化物、金属など、さまざまな種類があります。エアロゲルとは合成語です。ここで aero は形容詞で、「空中」を意味します。ジェルは明らかにジェルです。文字通り、空気のゲルを意味します。乾燥させて内部の溶媒を除去し、形状が基本的に変化せず、気孔率が高く密度が低い物質であれば、どのような物質でもゲルと呼ぶことができます。
密度が非常に低く、最も軽いエアロゲルでも空気密度よりわずかに低い 0.16 mg/cm3 しかないため、「凍った煙」または「青い煙」とも呼ばれます。内部の粒子は非常に小さい (ナノメートルレベル) ため、空気を通過する太陽光と同じように、可視光は通過する際の散乱 (レイリー散乱) が少なくなります。そのため、（何も混ざっていなければ）空のように青く、光の前で見るとほんのり赤く見えます。空は青いのに、夕方の空は赤い。エアロゲルは80％以上が空気であるため、非常に優れた断熱効果を発揮します。 1 インチの厚さのエアロゲルは、通常のガラス 20 ～ 30 枚に相当します。バラと炎の間にエアロゲルを置いても、バラは全く傷つきません。エアロゲルは、ロシアの「ピース」宇宙ステーションやアメリカの「マーズ・パスファインダー」探査機など、宇宙探査でもさまざまな用途に使用されています。エアロゲルは、素粒子物理学実験におけるチェレンコフ効果の検出器としても使用されます。高エネルギー加速器研究機関である B 中間子ファクトリーの Belle 実験検出器にあるエアロゲル チェレンコフ カウンター (ACC) と呼ばれる粒子弁別器は、最近の応用例です。-この検出器で使用されているエアロゲルは、液体と気体の間で屈折率が低く、固体状態では透過率が高いという特性を備えており、極低温液体や高圧空気を使用する従来の方法よりも優れています。-一方、軽量であることも利点の1つです。
この新素材の密度は 1 立方メートルあたりわずか 3.55 キログラムで、これは空気の密度のわずか 2.75 倍です。乾燥した松材の密度（1立方メートルあたり500キログラム）はその140倍です。この物質は煙が固まったように見えますが、その組成はガラスに似ています。密度が非常に低いため、航空宇宙用途に非常に適しています。 NASA ジェット推進研究所は、ジョーンズ博士によって開発された新しいエアロゲルで、主に純粋なシリカで構成されています。製造プロセスでは、まず液体のシリコン化合物をすぐに蒸発できる液体溶媒と混合してゲルを形成し、その後、ゲルを加圧蒸解釜のような装置で乾燥させ、加熱および減圧した後、多孔質のスポンジ構造を形成します。ジョーンズ博士が得た最終的なエアロゲル中の空気の割合は 99.8% でした。
エアロゲルは、その半透明の色と超軽量のため、「固体煙」または「凍結煙」と呼ばれることもあります。この新しい素材は壊れやすいように見えるかもしれませんが、実際は非常に頑丈で耐久性があり、摂氏 1400 度までの温度に耐えることができます。エアロゲルのこれらの特性は、宇宙探査に多くの用途があります。エアロゲル材料は、ロシアの「ピース」宇宙ステーションやアメリカの「マーズ・パスファインダー」宇宙船で使用されています。