Aerogel - sehr ungewöhnliche Kreation menschliche Hände, ein Material, das für seine einzigartigen Eigenschaften mit 15 Positionen im Guinness-Buch der Rekorde ausgezeichnet wurde. Der Name „Aerogel“ kommt von den beiden lateinischen Wörtern aer – Luft und gelatus – gefroren. Daher wird Aerogel oft als „gefrorener Rauch“ bezeichnet.

Allerdings gem Aussehen Das Aerogel ähnelt wirklich gefrorenem Rauch. Aerogel ist ein ungewöhnliches Gel, in dem es keine flüssige Phase gibt, sondern vollständig durch eine gasförmige Phase ersetzt wird, wodurch die Substanz eine rekordverdächtig niedrige Dichte, nur das Eineinhalbfache der Dichte von Luft und eine Reihe anderer einzigartiger Eigenschaften aufweist Eigenschaften: Härte, Transparenz, Hitzebeständigkeit usw. Aerogel ist auch deshalb überraschend, weil es zu 99,8 % aus ... Luft besteht!
Die Entstehungsgeschichte von Aerogel ist noch nicht vollständig geklärt. Es ist nur bekannt, dass der amerikanische Wissenschaftler Samuel Kistler es Ende der zwanziger oder dreißiger Jahre des letzten Jahrhunderts am College of the Pacific in Stockton (Kalifornien) als Erster erhielt. Wird in der wissenschaftlichen Forschung, wie es manchmal vorkommt, fast zufällig als Nebenprodukt der Kristallisation von Aminosäuren in überkritischen übersättigten Flüssigkeiten gewonnen. Dem Wissenschaftler gelang die Herstellung eines Aerogels, indem er die Flüssigkeit in einem normalen Gel durch Methanol ersetzte. Anschließend wurde das Gel unter hohem Druck auf 240 Grad (kritische Temperatur für Methanol) erhitzt. Zu diesem Zeitpunkt verließ Methanolgas das Gel, aber das Volumen des dehydrierten Schaums nahm nicht ab. Dadurch entstand ein leichtes, feinporöses Material, später Aerogel genannt. Als offizielles Erscheinungsdatum des neuen Materials gilt das Jahr 1931, der Zeitpunkt der Veröffentlichung eines Artikels darüber in der Zeitschrift Nature. Auch der Ursprung des Begriffs „Aerogel“ ist unbekannt. Es bleibt ein Rätsel, ob Kistler es selbst in unsere Rede eingebracht hat oder den Hinweis seiner Kollegen genutzt hat. Das erste Aerogel wurde von einem Wissenschaftler aus Quarz gewonnen. Anschließend lernten sie, dieses Material aus Metalloxiden, organischen Substanzen und vielen anderen Ausgangsstoffen herzustellen.
Aerogele sind in ihrer Struktur ein baumartiges Netzwerk aus Partikeln mit einer Größe von 2–5 Nanometern, die zu homogenen Gruppen (Clustern) und luftgefüllten Poren mit einer Größe von bis zu 100 Nanometern zusammengefasst sind. Äußerlich ähnelt das Aerogel am ehesten einem transparenten oder durchscheinenden Gefrorenen Seifenlauge. Mit bloßem Auge betrachtet erscheint das Aerogel als eine kontinuierliche homogene Substanz, was es von porösen Medien wie z. B. unterscheidet verschiedene Schäume. Außerdem fühlt sich das Aerogel bei Berührung wie gefrorener Schaum an. Das reicht langlebiges Material- Das Aerogel hält einer Belastung des 2000-fachen seines Eigengewichts stand. Beispielsweise kann ein kleiner Block Aerogel mit einem Gewicht von 2,38 g einem Ziegelstein mit einem Gewicht von 2,5 kg problemlos standhalten!

Quarzaerogele sind ein sehr guter Wärmeisolator. Der Prozess zur Herstellung von Aerogelen ist komplex und arbeitsintensiv. Erstens: Verwenden chemische Reaktionen, das Gel polymerisiert. Dieser Vorgang dauert mehrere Tage und das Ergebnis ist ein geleeartiges Produkt. Anschließend wird dem Gelee mit Alkohol das Wasser entzogen. Seine vollständige Entfernung ist der Schlüssel zum Erfolg des gesamten Prozesses. Der nächste Schritt ist die „überkritische“ Trocknung. Es wird in einem Autoklaven bei hohem Druck und hoher Temperatur hergestellt und dabei verflüssigt Kohlendioxid Der anwendungsbezogene Einsatz von Quarzaerogel als Dämmstoff begann in den vierziger Jahren des 20. Jahrhunderts. Berühmtes Unternehmen Monsanto hat dieses Produkt im Rahmen einer Lizenzvereinbarung mit Kistler hergestellt. Aufgrund ihrer hohen Kosten waren Aerogel-Wärmeisolatoren jedoch nicht weit verbreitet und die Produktion wurde in den siebziger Jahren eingeschränkt. Erst Ende des letzten Jahrhunderts wurden Aerogele wieder in großem Umfang von der Menschheit eingesetzt, vor allem in der Raumfahrtindustrie das wichtigste Element Array-Catcher, mit dem die Raumsonde Stardust Millionen winziger Partikel aus dem Schweif des Kometen Wild 2 einfing und den Lander mit diesen Proben zur Erde brachte. Unter den verschiedenen von der Sonde eingefangenen Partikeln wurden übrigens Spuren von Glycin gefunden, der wichtigsten Aminosäure für die Proteinbildung. Für Wissenschaftler, die die Theorie des außerirdischen Ursprungs des Lebens teilen, wurde dieser Fund zum indirekten Beweis dafür, dass sie Recht hatten.
Das Aerogel soll als einzigartiger Wärmeisolator in in den USA hergestellten Raumanzügen verwendet werden, die für das Marsprojekt der NASA entwickelt wurden. Die NASA kündigte auch die Verwendung von Aerogel als an Hitzeschild neue Shuttle-Modelle. Auch in der Mikroelektronik sind Aerogele vielversprechend. Vor allem aufgrund der Tatsache, dass sie die niedrigsten Dielektrizitätskonstanten aufweisen. Die Verwendung von Aerogelen als Isolierschichten in Mehrschichtsystemen Leiterplatten wird die Leistungsfähigkeit der Elektronik deutlich steigern. Im Jahr 2007 stellten amerikanische Chemiker die von ihnen entwickelten Aerogele vor, die als Filter zur Reinigung von Wasser dienen können schädliche Verunreinigungen, wie Quecksilber, Blei und andere giftige Schwermetalle. Bisher ist die Produktion dieser Materialien recht begrenzt hoher Preis, Weil Die Filter enthalten Platin, aber wenn ein Ersatz dafür in Form eines günstigeren Analogons gefunden wird, können die neuen Reinigertypen die Gewässer des Planeten von Schwermetallen befreien. Darüber hinaus weisen neue Aerogele Halbleitereigenschaften auf und können daher in Photovoltaikzellen und anderen optoelektronischen Geräten eingesetzt werden.

Quarzaerogel ist, wie bereits erwähnt, ein einzigartiger Wärmeisolator. Es hält Temperaturen bis zu 500 Grad Celsius stand und eine 2,5 cm dicke Schicht reicht zum Schutz aus menschliche Hand vor direkter Einwirkung Lötlampe. Es gibt verschiedene Arten von Aerogelen mit einem Schmelzpunkt von bis zu 1200 °C. Die Eigenschaften von Arogelen hängen in hohem Maße vom Ausgangsmaterial ab, aus dem sie hergestellt werden. Es gibt Aerogele aus Aluminiumoxid (mit Zusatz von Aluminiumoxid), Siliziumdioxid sowie Zinn- und Chromoxid. In jüngerer Zeit wurden Aerogele auf Kohlenstoffbasis hergestellt. Als Katalysatoren kommen Aerogele zum Einsatz. Die NASA testet derzeit Aluminiumoxid-Aerogele, die seltene Elemente enthalten – Gadolinium und Terbium. Diese Aerogele werden teilweise als Hochgeschwindigkeits-Kollisionsdetektoren verwendet transparente Sorten Aerogel werden von Wissenschaftlern als Ersatz angesehen Fensterglas. Schließlich ist der Brechungsindex von Aerogelen viel niedriger als der von Glas (1,05 gegenüber 1,5). Der Wissenschaft ist es bereits gelungen, die anfängliche Zerbrechlichkeit dieses vielversprechenden Materials zu überwinden; jetzt sind elastische und flexible Aerogele verfügbar. Auf der Tagesordnung steht die Frage, die Produktionskosten auf Grenzen zu senken, die eine Nutzung im großen Maßstab rentabel machen. Aerogele werden oft als das Material des 21. Jahrhunderts bezeichnet. Ob dem so ist, werden wir bald sehen.

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Aerogel ist eine sehr ungewöhnliche Schöpfung menschlicher Hände, ein Material, das für seine einzigartigen Eigenschaften mit 15 Positionen im Guinness-Buch der Rekorde ausgezeichnet wurde.

Der Name „Aerogel“ kommt von den beiden lateinischen Wörtern aer – Luft und gelatus – gefroren.
Daher wird Aerogel oft als „gefrorener Rauch“ bezeichnet. Im Aussehen ähnelt das Aerogel jedoch wirklich gefrorenem Rauch. Aerogel ist ein ungewöhnliches Gel, bei dem es keine flüssige Phase gibt, sondern vollständig durch eine gasförmige Phase ersetzt wird, wodurch die Substanz entsteht
zeichnen sich durch eine geringe Dichte aus, die nur eineinhalb Mal höher ist als die Dichte von Luft, und eine Reihe weiterer einzigartiger Eigenschaften: Härte, Transparenz, Hitzebeständigkeit usw. Aerogel ist auch deshalb überraschend, weil es zu 99,8 % aus ... Luft besteht!

Die Entstehungsgeschichte von Aerogel ist noch nicht vollständig geklärt. Es ist nur bekannt, dass der amerikanische Wissenschaftler Samuel Kistler es Ende der zwanziger oder dreißiger Jahre des letzten Jahrhunderts am College of the Pacific in Stockton (Kalifornien) als Erster erhielt. Wie manchmal in der Wissenschaft erhalten
Forschung, fast zufällig, als Nebenprodukt der Kristallisation von Aminosäuren in überkritischen übersättigten Flüssigkeiten. Dem Wissenschaftler gelang die Herstellung eines Aerogels, indem er die Flüssigkeit in einem normalen Gel durch Methanol ersetzte. Anschließend wurde das Gel unter hohem Druck auf 240 Grad (kritische Temperatur für Methanol) erhitzt. Zu diesem Zeitpunkt verließ Methanolgas das Gel, aber das Volumen des dehydrierten Schaums nahm nicht ab. Dadurch entstand ein leichtes, feinporöses Material, später Aerogel genannt.

Strukturell sind Aerogele
ein baumartiges Netzwerk aus Partikeln, die zu homogenen Gruppen (Clustern) zusammengefasst sind
2–5 Nanometer groß und luftgefüllte Poren bis zu 100 Nanometer groß
Nanometer Äußerlich ähnelt das Aerogel am meisten transparentem oder
durchscheinender gefrorener Seifenschaum. Mit bloßem Auge betrachtet,
Das Aerogel scheint eine kontinuierliche homogene Substanz zu sein, was von Vorteil ist
unterscheidet es von porösen Medien wie verschiedenen Schäumen. Zum Anfassen
Aerogel ähnelt auch gefrorenem Schaum. Es ist langlebig genug
Material - Aerogel hält einer 2000-mal höheren Belastung stand
Eigengewicht. Zum Beispiel ein kleiner Aerogelblock mit einem Gewicht von 2,38 g.
Hält einem Ziegelgewicht von 2,5 kg problemlos stand! Quarzaerogele sind
ein sehr guter Wärmeisolator.

Verfahren
Die Herstellung von Aerogelen ist aufwendig und arbeitsintensiv. Erstens die Verwendung von Chemikalien
Reaktionen polymerisiert das Gel. Dieser Vorgang dauert mehrere Tage und
Das Ergebnis ist ein geleeartiges Produkt. Dann Alkohol aus dem Gelee
Wasser wird entfernt. Seine vollständige Entfernung ist der Schlüssel zum Erfolg des gesamten Prozesses.
Der nächste Schritt ist die „überkritische“ Trocknung. Es wird in hergestellt
Der Prozess beinhaltet die Autoklavierung bei hohem Druck und hoher Temperatur
verflüssigtes Kohlendioxid.

Anwendungen
Der Einsatz von Quarzaerogel als Dämmmaterial begann in den vierziger Jahren des 20. Jahrhunderts. Das bekannte Unternehmen Monsanto hat dieses Produkt im Rahmen einer Lizenzvereinbarung mit Kistler hergestellt. Aufgrund ihrer hohen Kosten werden Aerogel-Wärmeisolatoren jedoch nicht häufig verwendet.
erhalten, und in den siebziger Jahren wurde die Produktion eingeschränkt. Erst Ende des letzten Jahrhunderts wurden Aerogele wieder in großem Umfang von der Menschheit eingesetzt, vor allem in der Raumfahrtindustrie.

Es war das Aerogel, das zum wichtigsten Element des Fängergitters wurde, mit dessen Hilfe die Raumsonde Stardust Millionen winziger Partikel aus dem Schweif des Kometen Wild 2 einfing und den Lander mit diesen Proben zur Erde brachte. Unter den verschiedenen von der Sonde eingefangenen Partikeln wurden übrigens Spuren von Glycin gefunden, der wichtigsten Aminosäure für die Proteinbildung. Für Wissenschaftler, die die Theorie des außerirdischen Ursprungs des Lebens teilen, wurde dieser Fund zum indirekten Beweis dafür, dass sie Recht hatten.

Als Unikat
Der Einsatz des Aerogel-Wärmeisolators im Weltraum ist geplant
In den USA hergestellte Raumanzüge für die Marsmission
NASA-Projekt. Die NASA kündigte auch die Verwendung von Aerogel an
Hitzeschild der neuen Shuttle-Modelle.

Vielversprechend
auch Aerogele in der Mikroelektronik. Vor allem deshalb, weil
dass sie die niedrigsten Dielektrizitätskonstanten haben.
Die Verwendung von Aerogelen als Isolierschichten in Mehrschichtsystemen
Leiterplatten werden die Leistung deutlich steigern
Elektronik.

Im Jahr 2007, amerikanische Chemiker
stellten die von ihnen hergestellten Aerogele vor, die als Filter dienen können
Reinigung des Wassers von schädlichen Verunreinigungen wie Quecksilber, Blei und anderen
giftige Schwermetalle. Die Herstellung dieser Materialien ist zwar ausreichend
begrenzt aufgrund des hohen Preises, weil Die Filter enthalten Platin, aber
wenn ein Ersatz dafür in Form eines günstigeren Analogons gefunden wird,
Zur Entfernung von Schwermetallen können neuartige Reiniger eingesetzt werden
Gewässer auf dem Planeten.

Darüber hinaus weisen neue Aerogele Halbleitereigenschaften auf und können daher in Photovoltaikzellen und anderen optoelektronischen Geräten eingesetzt werden.

Quarzaerogel ist, wie bereits erwähnt, ein einzigartiger Wärmeisolator. Es hält Temperaturen von bis zu 500 Grad Celsius stand und eine 2,5 cm dicke Schicht reicht aus, um die menschliche Hand davor zu schützen
direkte Einwirkung einer Lötlampe. Es gibt verschiedene Arten von Aerogelen mit einem Schmelzpunkt von bis zu 1200 °C. Die Eigenschaften von Arogelen hängen in hohem Maße vom Ausgangsmaterial ab, aus dem sie hergestellt werden. Es gibt Aerogele aus Aluminiumoxid (mit Zusatz von Aluminiumoxid), Siliziumdioxid und
außerdem Zinnoxid und Chrom. In jüngerer Zeit wurden Aerogele auf Kohlenstoffbasis hergestellt. Als Katalysatoren kommen Aerogele zum Einsatz. Die NASA testet derzeit Aluminiumoxid-Aerogele, die seltene Elemente enthalten – Gadolinium und Terbium. Diese Aerogele
als Hochgeschwindigkeits-Kollisionsdetektoren eingesetzt. Einige transparente Aerogelarten werden von Wissenschaftlern als Ersatz für Fensterglas in Betracht gezogen. Schließlich ist der Brechungsindex von Aerogelen viel niedriger als der von Glas (1,05 gegenüber 1,5). Die ursprüngliche Zerbrechlichkeit davon
Die Wissenschaft hat es bereits geschafft, die Herausforderungen vielversprechender Materialien zu meistern; die Herstellung elastischer und flexibler Aerogele ist nun möglich. Auf der Tagesordnung steht die Frage, die Produktionskosten auf Grenzen zu senken, die eine Nutzung im großen Maßstab rentabel machen. Aerogele werden oft als das Material des 21. Jahrhunderts bezeichnet. Also
Ob es so ist, werden wir bald sehen.

Gibt es Materialien, die zu 90 Prozent aus Luft bestehen? Und gleichzeitig fest, wärme- und schalldämmend, elektrisch leitend und in der Regel in mehreren Branchen gleichzeitig einsetzbar? Lesen Sie im nächsten Artikel aus unserer Serie „Fünf Elemente“, der N+1 arbeitet gemeinsam mit NUST MISIS an Aerogelen – mit Luft gefüllten Nanomaterialien.

Eigenschaften von Aerogelen

Das Foto unten zeigt eines der häufigsten Aerogele – hergestellt aus Siliziumdioxid. Wegen seines schönen opal-bläulichen Farbtons wird es auch „blauer Rauch“ genannt. Äußerlich sieht dieses Aerogel aus wie ein Stück Eis, tatsächlich ist es jedoch überraschend leicht und hart. Und völlig trocken. Es fühlt sich an wie Schaum, aber nicht wie Gelee oder Eis. Wenn Sie ein Stück solchen „Rauchs“ darauf fallen lassen harte Oberfläche, dann hüpft es wie ein Hüpfball und das Geräusch ähnelt dem Klingeln eines gläsernen Christbaumschmucks.

Es gibt am meisten andere Aerogele verschiedene Farben, aber genauso schwerelos. Welche Eigenschaften hat dieses Material? Hier sind die typischsten:

Sehr geringe Dichte(bis zu 160 Gramm pro Kubikmeter), also sechsmal leichter als Luft;

extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit (bis zu 0,016 Watt pro Meter pro Kelvin), 10-mal niedriger als die von Holz;

geringe S(bis zu 70 Meter pro Sekunde);

extrem niedriger Lichtbrechungsindex (bis zu 1,0002);

Die elektrische Leitfähigkeit kann je nach verwendetem Material stark variieren.

Die meisten Aerogele lassen sich trotz ihrer Härte leicht von Hand brechen. Das heißt, sie sind zerbrechlich, aber hart – einige können das 4000-fache ihres Eigengewichts aushalten, ohne zu brechen.

Der Ziegel wird von einem kurzlebigen Silikatblock getragen

Es wurden jedoch bereits Kunststoff-Aerogele hergestellt, die sich biegen und sogar mit einem Hammer schlagen lassen. Aus genau diesen Materialien sollen Raumanzüge isoliert werden, die im Rahmen einer künftigen Marsexpedition entstehen. Und nicht nur Raumanzüge – Hersteller von Bekleidung und Reiseausrüstung experimentieren bereits aktiv mit solchen Materialien.

Aerogele haben einen weiteren einzigartigen Parameter – das Flächenverhältnis Vollflächig Gewicht: bis 3200 Quadratmeter pro Gramm. Das heißt, wenn man sich die gesamte Oberfläche als eine einzige Ebene vorstellt, dann reicht ein Gramm dieses Materials aus, um ein halbes Fußballfeld zu bedecken! Wie kann das sein? Es kommt auf die Struktur an erstaunliches Material. Es stellt sich heraus, dass das Aerogel fast ein festes „Donut-Loch“ ist: Ultradünne feste Wände mit einer Dicke von nur wenigen Nanometern (ein Millionstel Millimeter) bilden ein komplexes dreidimensionales Labyrinth aus Poren und Schichten. Die Poren selbst haben eine Größe von mehreren zehn bis hundert Nanometern und sind unter normalen terrestrischen Bedingungen mit Luft gefüllt – sie füllt 90–99 Prozent des Materialvolumens aus. Und zwischendurch lassen sich diese Superschwämme auch wunderbar mit etwas anderem befüllen. Beispielsweise ist bei einem Tankerunglück Öl auf die Meeresoberfläche gelangt. Darüber hinaus eignet sich eine so große Fläche mit einem so geringen Gewicht hervorragend für die Herstellung von Ionistoren – Superkondensatoren mit einer Kapazität von Hunderten und Tausenden von Farad (die Kapazität eines herkömmlichen Kondensators wird normalerweise in Mikrofarad gemessen). Vielleicht werden sie in naher Zukunft klassische Batterien ersetzen. Und vergessen wir nicht die Katalysatoren, denn auch bei ihnen spielt die Oberfläche eine Rolle entscheidende Rolle- Die Wirksamkeit des Katalysators auf die chemische Reaktion hängt davon ab.

Was ist Gel?

Also im Grunde einzigartige Eigenschaften Das Besondere an Aerogelen ist ihre räumliche Struktur mit winzigen offenen Poren. Natürlich spielt auch das Material der Wände eine Rolle. Es kommt zum Beispiel weitgehend darauf an mechanische Eigenschaften sowie die elektrische Leitfähigkeit eines bestimmten Aerogels.

Doch wie lassen sich in der Praxis solch komplizierte hohle „Blasen“ mit festen Wänden herstellen? Die Antwort liegt im Namen des Materials selbst. Gele sind das Ausgangsmaterial zur Herstellung von Aerogelen. Dieselben Gele, feucht und schwer, wie geliertes Fleisch. Zur Herstellung dieses Nanomaterials eignet sich übrigens auch die bekannte Gelatine. Was ist übrigens ein Gel? Bei Berührung haben wir alle eine gute Vorstellung von dieser Substanz, aber was stellt sie auf der Mikroebene dar? Es stellt sich heraus, dass jedes Gel aus zwei Komponenten mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften besteht: einer festen Phase in Form einer kontinuierlichen porösen Raumstruktur, die die gesamte Probe durchdringt, und einer flüssigen Phase, die die Poren füllt. Darüber hinaus beträgt die charakteristische Größe der Festphase nur einige zehn Nanometer, da die Festphase in Gelen normalerweise aus Konglomeraten von Nanopartikeln oder langen Makromolekülen besteht.

Ein typisches Gel kann man sich als einen mit Flüssigkeit getränkten Schaumspülschwamm vorstellen. Lediglich die Poren in einem solchen Schwamm sind Hunderttausende Male kleiner als bei dem in unserer Küche. Was passiert, wenn man einem solchen Schwamm die gesamte Flüssigkeit entzieht? Das Ergebnis ist ein trockener Schwamm mit luftgefüllten Poren. Das ist also Aerogel! Es stellt sich heraus, dass es ausreicht, um dieses Material zu erhalten, einfach ein beliebiges Gel zu trocknen? Leider nein. Die Praxis zeigt, dass beim Verdampfen der flüssigen Phase das Gel schnell an Volumen abnimmt und am Ende ein kleiner, dichter Klumpen Trockenmasse entsteht und nicht das gewünschte poröse Nanomaterial mit extrem geringer Dichte. Aber warum trocknet ein Schaumschwamm aus, ohne an Volumen zu verlieren, während sich sein Gel-Pendant völlig anders verhält? Und wie geht man damit um?

Tatsächlich liegt der grundlegende Unterschied zwischen unserem Modell mit einem Schwamm und einem echten Gel in der Größe der Poren: Bei einem Schwamm werden sie in Millimetern gemessen, bei Gelen sind es mehrere zehn Nanometer, also der Unterschied etwa fünf Größenordnungen. Stellen wir uns nun vor, wie Flüssigkeit aus den Poren verdunstet: Irgendwann füllt die Flüssigkeit sie nicht mehr vollständig aus und es entsteht eine Grenze zwischen der Flüssigkeit und dem mit Luft vermischten Dampf dieser Flüssigkeit. An der Grenze einer Flüssigkeit wirken bekanntlich immer Oberflächenspannungskräfte, die zu Wechselwirkungen zwischen der Flüssigkeitsoberfläche und den Gefäßwänden (in unserem Fall den Porenwänden) führen. Wenn die Wände gut benetzt sind, nimmt die Oberfläche der Flüssigkeit eine konkave Form an und es wirkt eine Kraft auf die Wände, die sie in das Gefäß hineinzieht. Die Größe dieser Kraft pro Längeneinheit der Porenwand entlang der Flüssigkeitsgrenze hängt nicht vom Porenradius ab. Aber gleichzeitig sind die Wände dieser Poren im Gel tausendmal dünner als in unserem Schwamm. Es stellt sich heraus, dass die spezifische Kraft, die auf die Wände im Gel und im Schwamm ausgeübt wird, gleich ist, die Dicke dieser Wände und dementsprechend ihre mechanische Festigkeit jedoch völlig unterschiedlich sind. Es ist nicht verwunderlich, dass die Poren des Schwamms dem Trocknen der sie füllenden Flüssigkeit standhalten können, die Poren des Gels jedoch nicht. Daher das „Schrumpfen“ des Gels beim Trocknen – die Oberfläche der Flüssigkeit in den Poren bricht beim Verdunsten einfach nacheinander die fragilen Wände auf, und als Ergebnis erhalten wir einen trockenen, klebrigen Klumpen gebrochener Wände und keine durchbrochene Struktur charakteristisch für Aerogele.

So trocknet man das Gel

Wie kann man Flüssigkeit aus den empfindlichen Poren des Gels entfernen, ohne dessen Struktur zu zerstören? Die Lösung wurde bereits 1931 vom amerikanischen Wissenschaftler Samuel Stephens Kistler gefunden. Berichten zufolge wettete er mit seinem Kollegen, dass er der Erste sein könnte, der diese heikle Operation durchführte, und gewann die Wette. Kistlers Idee bestand darin, die Oberfläche der Flüssigkeit und die damit verbundenen Spannungskräfte zu beseitigen, da sie die Ursache aller Störungen ist. Stellen wir uns vor, wir hätten ein Siegel Glaskolben der zur Hälfte mit Flüssigkeit gefüllt ist. Durch die transparenten Wände sehen wir die Grenze zwischen Flüssigkeit und Gas darüber. Beginnen wir nun mit dem Erhitzen des Kolbens. Die Flüssigkeit im Inneren verdunstet, wodurch sich die Menge und der Druck des Dampfes über der Oberfläche erhöhen. Und natürlich auch die Temperatur dieses Dampfes. Wenn Sie das Erhitzen lange genug fortsetzen, erreichen Druck und Temperatur im Kolben zu einem bestimmten Zeitpunkt ein solches Niveau, dass die Dichte des Dampfes der Dichte der Flüssigkeit entspricht und die Grenze zwischen ihnen einfach verschwindet . Und der Dampf und die Flüssigkeit selbst verlieren ihre bekannten Eigenschaften (z. B. wird die Flüssigkeit komprimierbar) und werden zu einem untrennbaren Ganzen. Zusammen mit der Phasengrenzfläche verschwinden auch die Oberflächenspannungskräfte. Solche Temperaturen und Drücke, bei denen sich Dampf nicht mehr von Flüssigkeit und Flüssigkeit von Dampf unterscheidet, nennt man in der Thermodynamik kritisch und werden dargestellt als kritischer Punkt zum Phasendiagramm:

Für Wasser liegen die kritische Temperatur und der kritische Druck bei 374 Grad Celsius bzw. 218 Atmosphären. Das heißt, wenn wir den Druck in der Kammer mit einem Gel auf Wasserbasis auf 218 Atmosphären oder mehr erhöhen und dann die Temperatur über 374 Grad Celsius erhöhen, verschwindet jeglicher Unterschied zwischen Dampf und Wasser – wir erhalten das sogenannte überkritische Flüssigkeit. In jeder Pore des Gels befindet sich sehr dichter Dampf oder Wasser, was unter solchen Bedingungen im Wesentlichen dasselbe ist. Wenn Sie nun beginnen, den Druck auf den kritischen Wert und darunter zu senken und gleichzeitig die Temperatur über dem kritischen Wert zu halten, beginnt dieser dichte Dampf allmählich, das Gel ohne jegliche Kondensation zu verlassen. Dann können Sie damit beginnen, die Temperatur zu senken, bis der verbleibende Dampf das Gel verlässt und es sich in das trockene, mit Luft gefüllte Aerogel verwandelt, das wir brauchen. Der beschriebene Vorgang wird aufgerufen überkritische Trocknung und wird mit einem roten Pfeil angezeigt.

Da nach diesem Szenario bei der Umwandlung von Flüssigkeit in Dampf keine Grenzfläche zwischen flüssigem und gasförmigem Medium entsteht, entstehen in den Poren keine Oberflächenspannungskräfte und diese bleiben während des Trocknungsprozesses erhalten. Grüner Pfeil bezeichnet ein Trocknungsszenario, bei dem sich Flüssigkeit in Dampf verwandelt in gewohnter Weise. In diesem Fall haben wir die gleichzeitige Existenz von zwei Phasenzustände, Grenzfläche und dementsprechend Zerstörung der Gelstruktur. Der blaue Pfeil zeigt, dass auch ein dritter Weg möglich ist, der Gefriertrocknung genannt wird. In diesem Szenario wird die Flüssigkeit in den Poren zunächst durch Gefrieren in einen Feststoff umgewandelt, und dann wandelt sich die feste Phase unter reduziertem Druck in eine gasförmige Phase um, wobei die flüssige Phase (und die damit verbundenen Probleme mit der Oberflächenspannung) umgangen werden. In der Praxis ermöglicht diese Option tatsächlich die Gewinnung einiger Arten von Aerogelen.

IN echtes Leben direkte Nutzung Wasserbasierte Gele zur Herstellung von Aerogelen sind aufgrund der hohen kritischen Temperatur und des hohen Wasserdrucks sehr unpraktisch. Deshalb wird vor Beginn der Trocknung in der Regel die ursprüngliche flüssige Komponente des Gels durch eine hinsichtlich des kritischen Punktes besser geeignete Komponente ersetzt. Ein solcher Substituent kann beispielsweise Methylalkohol sein (kritische Temperatur – 250 Grad Celsius, kritischer Druck – 77 Atmosphären). Es waren Alkohole, mit denen Kistler Aerogele mit Wänden aus anorganischen Verbindungen herstellte. Für organische Stoffe empfahl er verflüssigtes Propan als flüssige Komponente des Gels während der überkritischen Trocknung. Außerdem kommen Aceton und verflüssigtes Kohlendioxid zum Einsatz. Generell gibt es heute eine ganze Reihe von „Rezepten“ für die Herstellung von Aerogelen. Im Internet finden Sie sogar Empfehlungen für die Zubereitung zu Hause.

In Russland untersuchen mehrere Menschen gleichzeitig Aerogele. wissenschaftliche Zentren, einschließlich des Zentrums Verbundwerkstoffe bei NUST MISIS. Der Forscher des Zentrums und Kandidat der physikalischen und mathematischen Wissenschaften Fedor Senatov äußerte sich zu den technologischen Möglichkeiten der Nutzung des überkritischen Zustands der Materie wie folgt: „Interessant und nützliche Funktion Substanzen in einem überkritischen Zustand (flüssig) besteht darin, dass mit ihrer Hilfe nicht nur Porosität im Gel gebildet, sondern auch das Material selbst modifiziert und unnötige Verunreinigungen daraus entfernt werden können. Es kann beispielsweise in einer überkritischen Flüssigkeit gelöst werden medizinische Substanz und behandeln Sie das Polymergel mit dieser Flüssigkeit. Wenn die Flüssigkeit in das Gel eindringt, bringt sie das Arzneimittel mit, das im Polymer verbleibt, nachdem der Druck verringert wurde und die Flüssigkeit austritt. Dadurch entsteht ein Aerogel, das in der Medizin zur Ultrafiltration biologischer Flüssigkeiten bei gleichzeitiger medizinischer Wirkung eingesetzt werden kann.

Mit der gleichen Methode können Sie unnötige Verunreinigungen aus dem Material entfernen. Diese in der Literatur als überkritische Fluidextraktion (SFE) bezeichnete Methode wird seit geraumer Zeit sowohl in der Medizin als auch in der Medizin eingesetzt Laborforschung, und in Industrielle Produktion. Das häufigste Beispiel für die Extraktion überkritischer Flüssigkeiten ist die Verwendung von scCO2 zur Entkoffeinierung von Kaffee. Jährlich werden weltweit mehr als einhunderttausend Tonnen entkoffeinierter Kaffee mit scCO 2 hergestellt.“

Metalloxide. Entsprechende Aerogele werden häufig zur Herstellung von Katalysatoren eingesetzt. Sie enthalten meist Aluminiumoxid unter Zusatz von Nickel. Die NASA verwendet Aluminium-Aerogel mit Zusatz von Gadolinium und Terbium, um ultrahochenergetische kosmische Teilchen aufzuspüren. Tatsache ist, dass diese Aerogele beim Eindringen solcher Partikel fluoreszieren und so erfasst werden können. Darüber hinaus hängt die Strahlungsleistung von der Energie des Teilchens ab. Die Farbe von Metalloxid-Aerogelen variiert stark.

Organische Polymere. Zum Beispiel ein Aerogel aus Agar-Agar, das auch Fruchtgelee zugesetzt wird. Ein weiteres organisches Material, Zellulose, wird zur Herstellung flexibler Aerogele verwendet.

Chalkogene. Zu dieser Gruppe gehören: Schwefel, Selen, Tellur usw.

Cadmiumselenid . Aus diesem Material hergestelltes Aerogel hat Halbleitereigenschaften.

Darüber hinaus können die Eigenschaften von Aerogelen weiter modifiziert werden, indem verschiedene modifizierende Additive in die Zusammensetzung der festen Phase eingebracht werden.

Derzeit gibt es Hauptindustriesegmente, in denen Aerogele ihre Anwendung gefunden haben:

Wärmedämmung, Schalldämmung;

Elektronik;

Chemie;

Medizin;

Militärtechnologien;

Energie;

Sensoren und Instrumente;

Raum;

Konsumgüter;

Biologie;

Arzneimittel;

Umweltschutz.

Produktionskosten von Aerogelen in letzten Jahren nimmt in Rekordtempo ab, und heute kann jeder, auch in Russland, relativ preiswerte Wärmeisolatoren auf Basis von flexiblem Aerogel kaufen. Es wird erwartet, dass der Markt für Aerogele bis 2022 ein Volumen von 2 Milliarden US-Dollar erreichen wird. Die flächendeckende Einführung dieses erstaunlichen Vertreters von Nanomaterialien liegt in der nahen Zukunft. Seien Sie also nicht überrascht, wenn Sie in ein paar Jahren in einem Büro mit transparenten Wänden aus doppelt verglasten Aerogel-Fenstern zu Verhandlungen kommen und dort sein werden Ihnen wird Tee angeboten, der aus in einem Aerogelfilter gefiltertem Wasser hergestellt wird, und Sie rufen Ihren Chef über ein Smartphone an, das von einem Aerogel-Superkondensator mit Strom versorgt wird.

Sergej Petrow

Aerogel ist extrem leichtes Material mit sehr geringer Dichte und geringer Wärmeleitfähigkeit. Es ist durchscheinend, fühlt sich aber gleichzeitig ziemlich hart an. Typischerweise werden Aerogele mithilfe eines überkritischen Trocknungsprozesses hergestellt Selbstkochen Aerogel, Sie müssen eine Vorrichtung für eine solche Trocknung bauen. Es gibt Möglichkeiten, Aerogele ohne ein solches Gerät herzustellen, diese sind jedoch weniger zuverlässig und das Material ist dichter. In diesem Artikel finden Sie Informationen zu beiden Methoden der Aerogel-Herstellung.

Schritte

Teil 1

Schaffung eines überkritischen Trocknungsapparates

Schauen Sie sich das Diagramm des überkritischen Trockners oben an. Nachfolgend finden Sie Anweisungen dazu Selbstmontage so ein Gerät.

• Das Diagramm stammt von der folgenden Webseite: http://www.aerogel.org/wp-content/uploads/2009/02/manuclave-design2.jpg

1. Dicht mit der T-Verbindung aus nicht schweißbarem Material verbinden Edelstahl zwei Kupplungen und Ventile aus Edelstahl 316 oder 304. Der Öffnungsdurchmesser sollte 1,9 cm (3/4 Zoll) betragen.

   • Rohrstopfen (Anschnitte) müssen an die beiden Arme der T-förmigen Verbindung angeschlossen werden.
   • Auf Wunsch können Sie anstelle eines der Stopfen auch ein Sichtfenster einbauen.
   • Befestigen Sie einen Kugelhahn mit einer 6,35 mm (1/4 Zoll) großen Buchse an der Unterseite der T-Verbindung.
   • Schrauben Sie die Teile in der folgenden Reihenfolge an den oberen Auslass: 1,2 cm (1/2 Zoll) Tülle, 1,2 cm (1/2 Zoll) Nippel und 1,2 cm (1/2 Zoll) Kreuzrohr.

2. Schließen Sie die Montage des oberen Teils des Geräts ab. An dieses zweite Rohr werden die restlichen Ventile und Sensoren angeschlossen.

   • Schließen Sie ein Bimetall-Thermometer an den oberen Auslass des Rohrs an.
   • Befestigen Sie einen 6,35 mm x 1,2 cm (1/4 Zoll x 1/2 Zoll) großen Nippel am linken Arm des Rohrs. Befestigen Sie einen Kugelhahn daran.
   • Schließen Sie einen weiteren 6,35 mm x 1,2 cm (1/4 Zoll x 1/2 Zoll) großen Nippel an den rechten Arm des Rohrs an. Befestigen Sie daran ein Rohr mit einem Durchmesser von 6,35 mm (1/4 Zoll) mit einem Manometer oben und einem Sicherheitsfederventil am unteren Abzweig.
   • Befestigen Sie einen 6,35-mm-Nippel (1/4 Zoll) mit einem Nadelventil am kleineren Auslassloch.

3. Verwenden Sie die richtigen Materialien. Edelstahl wird bevorzugt, da er sauber und langlebig ist und eine geringe Korrosionsbeständigkeit aufweist.

   • Sie können Sensoren mit Messinggewinden und Ventilen aus Messing einbauen Kohlenstoffstahl.
   • Verwenden Sie keine Messing- oder Kohlenstoffstahlkupplungen und bauen Sie keine Teile aus Materialien ein, die einem Druck von 15 MPa (ca. 2.000 psi) nicht standhalten.

4. Schließen Sie eine Kohlendioxidflasche an den überkritischen Trockner an. Die Verbindung muss leckagefrei sein und den freien Fluss von flüssigem Kohlendioxid in das Gerät gewährleisten.

   • Ein Diagramm einer solchen Verbindung ist auf der folgenden Webseite dargestellt: http://www.aerogel.org/wp-content/uploads/2009/02/gastank-1.jpg
   • Schließen Sie den Zylinder in der folgenden Reihenfolge an: Adapter CGA320 mit Außengewinde, Teflondichtung, Einlassnippel, Einlasskupplung, 6,35 mm (1/4 Zoll) Adapter mit Innengewinde Schnellkupplung, 6,35 mm (1/4 Zoll) männlicher Schnellkupplungsadapter, Schlauch Hochdruck 6,35 mm (1/4 Zoll) Durchmesser mit geflochtenen Innengewinden.
   • Schließen Sie am anderen Ende des Hochdruckschlauchs einen 6,35-mm-(1/4-Zoll)-Innenadapter und einen 6,35-mm-(1/4-Zoll)-Außenadapter zum Schnelltrennen an.
   • Schließen Sie die letzte Kupplung an den Einlasskugelhahn des Trockners an. Jetzt ist alles verbunden.

   Teil 2

   Herstellung von Silikon-Aerogel

   1. Konzentriertes ätzendes Ammoniak (Ammoniumhydroxid) verdünnen. Verdünnen Sie 4,86 ​​g oder 5,4 ml konzentriertes ätzendes Ammoniak in 1000 ml Wasser in einer Glas- oder Plastikflasche.

      • Beschriften Sie diese Flasche mit „wässerige Ammoniaklösung“. Die Lösung kann bei aufbewahrt werden Raumtemperatur in einer verschlossenen Flasche zur späteren Verwendung.

   2. Bereiten Sie eine Lösung von Tetramethoxysilan mit Methanol vor. Mischen Sie 10,2 g (10 ml) Tetramethoxysilan mit 7,82 g (10 ml) Methanol in einem Becherglas. Rühren Sie die Lösung um.

      • Beschriften Sie diese Lösung mit „Alkoxidlösung“ oder einfach mit „Lösung A“.
      • Bitte beachten Sie, dass Tetramethoxysilan nicht einfach zu erwerben ist, da Unternehmen, die diese Chemikalien verkaufen, im Allgemeinen zögern, sie an Privatpersonen zu verkaufen. Wenn es Ihnen gelingt, ein Unternehmen zu finden, das bereit ist, diesen Stoff zu verkaufen, stellen Sie sicher, dass er einen hohen Reinheitsgrad aufweist und keine gefährlichen Verunreinigungen enthält.

   3. Bereiten Sie eine Lösung aus ätzendem Ammoniak und Methanol vor. Mischen Sie 5 g (5 ml) der zuvor hergestellten wässrigen Ammoniaklösung mit 7,92 g (10 ml) Methanol in einem anderen sauberen Becherglas. Rühren Sie die Lösung um.

      • Beschriften Sie diese Lösung als „katalytische Lösung“ oder einfach als „Lösung B“.

   4. Gießen Sie die katalytische Lösung in die zuvor vorbereitete Alkoxidlösung. Gießen Sie die katalytische Lösung (Lösung B) vorsichtig in die Alkoxidlösung (Lösung A) und rühren Sie sie mit einem Glasstab um, bis sie vollständig aufgelöst ist.

      • Die resultierende Lösung wird auch „Sol“ genannt.

   5. Übertragen Sie das Sol in die Formen. Legen Sie Backpapier auf Silikonbasis auf den Boden der Formen. Warten Sie, bis das Sol die Form eines Gels annimmt.

      • Sie müssen zwischen 15 Minuten und 1 Stunde warten.
      • Sie können das Sol auch in kleine zylindrische Pipetten füllen. In diesem Fall können Sie die Lösung, nachdem sie sich in ein Gel verwandelt hat, aus der Pipette drücken.
      • Tetramethoxysilan in diese Methode spielt die Rolle einer Siliziumoxidquelle. Wasser bewirkt die Polymerisation des Tetramethoxysilans und Methanol sorgt dafür, dass sich Wasser und Tetramethoxysilan vermischen, sodass sie eine Phase bilden und miteinander reagieren können. Ätzendes Ammoniak beschleunigt die Reaktion.

   6. Lassen Sie das Gel altern. Sobald sich das Gel gebildet hat, legen Sie es in Methanol und lassen Sie es dort mindestens 24 Stunden lang.

      Entfernen Sie das Wasser. Wechseln Sie das Methanol mindestens viermal pro Woche gegen frisches Methanol, gegen Ethanol mit einer Reinheit von mehr als 99,5 % oder gegen Aceton.

      • Dadurch wird das Gel fast vollständig von Wasser befreit.

   7. Trocknen Sie das Gel in einem überkritischen Trockner. Geben Sie das Gel in die Kammer des Geräts und geben Sie Kohlendioxid ab. In diesem Fall erwärmt sich Kohlendioxid und strömt durch kritischer Punkt, 31,1 Grad Celsius und 72,9 bar, erwärmt sich auf etwa 45 Grad Celsius und erreicht einen Druck von etwa 100 bar.

      • Bei der überkritischen Trocknung wird das Methanol vollständig aus dem Gel entfernt.
      • Entlasten Sie den Druck in der Apparatekammer mit einer Geschwindigkeit von ca. 7 bar pro Stunde.
      • Das Ergebnis des Prozesses ist ein Siliziumoxid-Aerogel.

   Teil 3

   Alternatives Verfahren: unterkritische Trocknung

   1. Bereiten Sie das Aerogel wie zuvor beschrieben vor. Bereiten Sie Silica-Aerogel wie oben beschrieben vor, indem Sie zunächst die chemischen Inhaltsstoffe vorbereiten und es dann „einsohlen“, um ein flüssiges Gel zu bilden.

      Nachdem Sie das Gel in Alkohol oder Aceton eingeweicht haben, reinigen Sie es wie oben beschrieben von Wasser. Wechseln Sie den Ethylalkohol oder Aceton mindestens viermal pro Woche.

      Bereiten Sie eine Lösung aus Hexan und Ethanol vor. Mischen Sie einen Teil Hexan und drei Teile Ethanol, um eine Lösung mit einem Volumen von mindestens dem Fünffachen des Volumens des vorherigen Gels zu erhalten.

      • Falls gewünscht, kann anstelle von Ethanol auch Aceton im gleichen Verhältnis verwendet werden.
      • Wenn Sie beispielsweise 20 ml Aerogel erhalten haben, müssen Sie eine Lösung aus 25 ml Hexan und 75 ml Ethanol oder Aceton herstellen.
      • Markieren Sie den Behälter mit der vorbereiteten Lösung als „Lösung 25-75“.

   2. Bereiten Sie zwei weitere Lösungen aus Hexan und Ethanol vor. Im zweiten Fall verwenden Sie diese beiden Flüssigkeiten zu gleichen Teilen. Im dritten Schritt mischen Sie drei Teile Hexan mit einem Teil Ethanol.

      • Anstelle von Ethanol kann wie bisher auch Aceton verwendet werden.
      • Beschriften Sie den Behälter mit der zweiten Lösung mit „50-50-Lösung“ und den Behälter mit der dritten mit „75-25-Lösung“.

   3. Das Gel nacheinander in drei Lösungen einweichen. Das Gel 12–48 Stunden lang in einer Lösung von 25–75 einweichen.

      • Geben Sie dann das Gel in eine 50-50-Lösung und belassen Sie es dort für die gleiche Zeit. Geben Sie dann das Gel in eine 75-25-Lösung und belassen Sie es dort für 12-48 Stunden.

   4. Das Gel in Hexan einweichen. Das Gel 24–72 Stunden lang in reinem Hexan einweichen und dabei dreimal wechseln.

   5. Bereiten Sie eine Lösung aus Trimethylchlorsilan vor. Fügen Sie Trimethylchlorsilan zu Hexan hinzu, sodass es 6 % der Gesamtmasse der Lösung ausmacht.

      • Bereiten Sie eine Lösung in einem Volumen vor, das mindestens dem 15-fachen des Volumens des zuvor zubereiteten Gels entspricht.
      • Beschriften Sie den Behälter mit der Lösung mit TMHS.

   6. Tauchen Sie das Aerogel in die Trimethylchlorsilanlösung. Geben Sie dazu das Gel zunächst auf den Boden eines dicht verschlossenen, chemikalienbeständigen Behälters weiter Hals, dann gießen Sie so viel TMCS-Lösung hinein, dass sein Volumen das Volumen des eingeweichten Gels um das 5- bis 10-fache übersteigt. Verschließen Sie den Behälter.

      • Falls Glasbehälter Befeuchten Sie die Ränder des Deckels mit einem Staubsauger Silikonfett, sonst kann der Deckel am Hals kleben bleiben.

   7. Erwärmen Sie den Behälter mit dem Gel und kühlen Sie ihn anschließend ab. Erhitzen Sie das Gefäß auf 60 Grad Celsius und halten Sie es 12–24 Stunden lang bei dieser Temperatur elektrische Kochplatte. Bevor Sie die TMCS-Lösung durch eine frische ersetzen, lassen Sie sie auf Raumtemperatur abkühlen.

      • Wiederholen Sie den Vorgang noch zweimal.
   8. Arbeiten Sie in einem gut belüfteten Bereich mit guter Beleuchtung.
   9. Tragen Sie beim Arbeiten eine Schutzbrille. Tragen Sie außerdem lange Ärmel und geschlossene Schuhe.
   10. Versuchen Sie nicht, Geräteteile zu sparen, indem Sie diese durch günstigere ersetzen.
   11. Nehmen Sie sich genügend Zeit für die Arbeit. Versuchen Sie nicht, den Vorgang zu beschleunigen, da dies die Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Fehlers erhöht.
   12. Stellen Sie sicher, dass alle Ventile und Anschlüsse sicher und dicht sind, und vermeiden Sie den Kontakt mit organischen Lösungsmitteln. Dadurch wird verhindert, dass Kohlendioxid austritt.
   13. Tauschen Sie die Dichtungen alle 30-50 Vorgänge gegen neue aus und schließen Sie nach Abschluss des Vorgangs alle Ventile fest.
   14. Tetramethoxysilan ist eine gefährliche Substanz, die Ihre Lunge und Augen schädigen kann. Tragen Sie daher beim Arbeiten damit eine Schutzbrille und einen Mullverband oder eine Atemschutzmaske.

   Was Sie brauchen werden

   • Latex- oder Gummihandschuhe
   • Schutzbrille
   • Lange Ärmel
   • Geschlossene Schuhe
   • Chemieschürze

   Überkritische Trocknung

   • 2 6,35 mm (1/4 Zoll) Mitteldruck-Kugelhähne aus Edelstahl 316
   • 2 Sechskantnippel, 1,2 cm (1/2 Zoll) Einlass und 6,35 mm (1/4 Zoll) Auslass, 1,7 cm (1-11/16 Zoll) lang, Edelstahl 316
   • Sechskantnippel 1,2 cm (1/2 Zoll)
   • 2 x 6,35 mm (1/4 Zoll) Sechskantnippel
   • 1,2 cm (1/2 Zoll) Edelstahlschlauch 316
   • 6,35 mm (1/4 Zoll) Edelstahlschlauch 316
   • Mitteldruck-Nadelventil, beidseitig weiblich, 6,35 mm (1/4 Zoll) Durchmesser, Edelstahl 316
   • Sicherheit aus Messing Federventil mit Kontrollzugring und Entlüftung zur Atmosphäre, Außengewinde, 6,35 mm (1/4 Zoll) Durchmesser
   • 1,2 cm (1/2 Zoll) Bimetall-Thermometer aus Edelstahl 304 mit Außengewinde und ölfreiem Zifferblatt
   • Manometer 0–20.000 KPa, Anschluss oben, mit 6,36 mm (1/4 Zoll) Buchse
   • Heizung oder Fön
   • Rohrisolierband
   • Kreuzförmiges Rohr
   • 9 kg Kohlendioxidflasche mit Ventil und Adapter CGA320

   Silikon-Aerogel

   • Tetramethoxysilan
   • Methanol
   • Demineralisiertes Wasser
   • 28–30 Gew.-% %ige Lösung von ätzendem Ammoniak in Wasser
   • Ethanol (möglicherweise)
   • Aceton (möglicherweise)

   Herstellung von Silikon-Aerogel durch unterkritische Trocknung

   • Vorbereitetes Silikongel
   • Reines Ethanol oder Aceton
   • Hexan
   • Trimethylchlorsilan (TMCS)
   • Chemikalienbeständiges Weithalsglas oder -flasche
   • Elektroherd
   • Chemischer Extrakt
   • Hexamethyldisilazan