L'aerogel è un materiale straordinario, noto per la sua incredibile leggerezza, l'elevata capacità di isolamento termico e la struttura altamente porosa. Grazie alle sue proprietà uniche, l'aerogel trova applicazione in settori che spaziano dall'industria aerospaziale all'edilizia, dalla criogenia alla filtrazione di sostanze chimiche.
La scoperta dell'aerogel
L'aerogel fu scoperto per la prima volta nel 1931 dal chimico statunitense Samuel Stephens Kistler. L'obiettivo di Kistler era sostituire il contenuto liquido di un gel con un gas senza provocare il collasso della struttura solida sottostante. Per raggiungere questo risultato, sperimentò diverse tecniche di essiccazione, giungendo infine a un metodo basato sull'essiccazione supercritica.
Il processo di produzione iniziale
L'essiccazione supercritica consiste nel portare un liquido a condizioni di temperatura e pressione tali da eliminare la tensione superficiale tra il liquido e il solido, permettendo l'evaporazione del primo senza compromettere la matrice solida. Kistler utilizzò per le sue ricerche gel di silice, allumina e altre sostanze, riuscendo a creare i primi aerogel basati su ossidi metallici. Questo metodo ha costituito la base per la produzione degli aerogel moderni.
Sviluppo e applicazioni nel XX secolo
Dopo la scoperta di Kistler, l'aerogel rimase per decenni un materiale di nicchia, principalmente studiato in ambito accademico. Tuttavia, a partire dagli anni '60, la NASA iniziò a interessarsi a questo materiale per il suo elevato potere isolante, sviluppando applicazioni per le missioni spaziali. Gli aerogel furono utilizzati, ad esempio, nei sistemi di isolamento termico delle navicelle spaziali Apollo e successivamente nelle missioni dello Space Shuttle.
Negli anni '90, con i progressi nella nanotecnologia e nella chimica dei materiali, si riuscì a migliorare la produzione degli aerogel, rendendoli più resistenti e versatili. Ciò ha permesso di espandere le applicazioni dell'aerogel anche nel settore edile, dove viene impiegato come materiale isolante per edifici ad alta efficienza energetica.
Caratteristiche e innovazioni recenti
L'aerogel di silice, la forma più comune, è caratterizzato da una densità estremamente bassa (inferiore a 0,01 g/cm³) e da un'elevata porosità, superiore al 90%. Questa struttura gli conferisce un coefficiente di conducibilità termica tra i più bassi conosciuti, rendendolo uno dei migliori materiali isolanti disponibili. Oltre alla silice, oggi si producono aerogel a base di carbonio, polimeri e altri composti, ampliandone ulteriormente le applicazioni.
Nel settore delle costruzioni, l'aerogel viene integrato in pannelli isolanti per ridurre la dispersione termica negli edifici, migliorando le prestazioni energetiche senza aumentare eccessivamente lo spessore delle pareti. Inoltre, trova impiego nell’industria aerospaziale, nella protezione di apparecchiature sensibili in ambienti estremi e nella filtrazione avanzata di gas e liquidi.
Dalla sua scoperta negli anni '30 fino alle moderne applicazioni in edilizia, aerospazio e industria, l’aerogel si è evoluto da una curiosità scientifica a un materiale strategico con impieghi altamente tecnologici. Le ricerche attuali mirano a migliorarne la resistenza meccanica e a ridurne i costi di produzione, rendendo l’aerogel sempre più accessibile per un'ampia gamma di applicazioni industriali e civili.