Aérogel

Une pièce d'aérogel pesant 2 grammes soutient une brique de 2,5 kgs.

L'aérogel est un matériau semblable à un gel où le composant liquide est remplacé par du gaz. C'est un solide à très faible densité avec plusieurs propriétés remarquables, notamment sa capacité à isoler thermiquement.

Il a été créé par Steven Kistler en 1931, lors d'un pari avec Charles Learned de la forme : "Qui pourrait remplacer le liquide à l'intérieur d'un bocal de gel, par du gaz, sans qu'il se rétracte ?" Les travaux de Kistler l'ont amené à composer un aérogel de silice, d'alumine, d'oxyde de chrome (III), et d'étain. Des aérogels composés de carbone ont été inventés au début des années 1990.

Caractéristiques

Une démonstration des capacités isolantes de l'aérogel.

L'aérogel est composé de 99,8% d'air avec une densité de 3 mg/cm³. Il est presque complètement transparent et au toucher, fait penser à de la mousse. Le presser légèrement ne laisse aucune marque, le presser plus fortement laisse un creux permanent. En le pressant fort, sa structure éparse s'écroule brutalement, il se brise comme une vitre.

Malgré le fait qu'il soit enclin à se disperser, il est capable de supporter plus de 2000 fois son poids. Cette capacité est due à sa microstructure en dendritic, avec des particules sphériques d'une taille moyenne de 2 à 5 nm fusionnées en groupe, formant une structure trois-dimensionnelle hautement poreuse de chaînes (en formes de fractales) avec des pores mesurant moins de 100 nano-mètres. La taille et la densité moyenne des pores peuvent être ajustées lors de la fabrication.

L'aérogel est un isolant remarquable car il stoppe presque complètement trois méthodes de conduction de chaleur (la conduction thermique, la radiation thermique ou la convection). C'est un bon inhibiteur convectif car l'air ne peut pas circuler à travers le maillage de la structure. L'aérogel en silice est un bon isolateur conductif grâce au silice qui est un pauvre conducteur de chaleur. D'un autre côté, l'aérogel métallique est un meilleur conducteur de chaleur. L'aérogel en carbone est un bon isolant de radiations car le carbone absorbe les rayonnements infrarouge qui transfèrent la chaleur. L'aérogel le plus isolant est celui en silice, avec du carbone ajouté. Le SEAgel est un matériau similaire à de l'aérogel organique, fait d'Agar-agar, avec un goût et une consistance rappelant les gâteaux au riz.

À cause de sa nature hygroscopique, l'aérogel est sec au toucher et il assèche. Comme c'est principalement de l'air, il apparaît semi-transparent. Sa couleur est due à la diffusion Rayleigh de la plus petite longueur d'onde de la lumière visible par la taille en nanomètres de la structure de dendrite.

C'est à cause de cela qu'il apparaît bleuté lorsqu'il se situe devant une surface sombre, et blanchâtre devant une surface claire.

Les aérogels sont à la base hydrophile, mais le traitement chimique de leurs surfaces peuvent les faire devenir hydrophobe.

Voir aussi

Liens externes

• (en) FAQ sur l'aérogel par la NASA.
• (en) Les propriétés thermiques des aérogels en silice par le laboratoire Lawrence Berkeley.