1 개요
세상에서 제일 가벼운 고체! 밀도가 공기의 3배에 불과한 0.003g/㎥밖에 안 된다. 쉽게 말하면 거품 유리.
스티븐 카슬러, 찰스가 기존의 젤에서 내부가 액체가 아닌 기체로 되어있는 물질을 먼저 개발한다는 내기를 걸었고 결국 스티븐 카슬러가 1931년 최초로 만들었다.
2 제조법
규소(실리카젤), 알루미늄, 크롬 등을 사용했다고 하며 탄소 에어로젤은 1900년대 초 처음으로 개발되었다. 현재는 규소만 이용하는것 같다.
현재의 일반적인 제조법은 알콕사이드(alkoxide)와 물유리(waterglass)을 원료로 만들어지는데, 먼저 액체 형태의 알콕사이드 혼합원료에 알코올과 첨가제를 넣고 틀에 넣으면 묵과 같은 알콜젤리가 만들어 진다. 이 젤리를 고온, 고압상태에서 초임계유체(이산화탄소)를 흘리면 알코올이 들어있던 자리에 초임계유체가 들어간다. 그냥 기체를 쓰게되면 고체에 묻어있던 액체가 부피변화를 하므로 좋지가 않다. 건조용기에서 알코올 자리를 초임계유체가 차지하고 나면 온도, 압력을 서서히 낮춰 상온, 상압으로 만든 뒤 꺼내면 안의 이산화탄소가 대기 중의 공기로 치환되면서 에어로젤이 완성된다. 간단히 말하면 고체속에 액체거품을 만들어 액체같은 기체를 넣어 액체를 빼고, 다시 그곳에 보통 공기를 넣는다는 것이다.
3 특징
에어로젤(에어로겔) 그 자체를 만져보면 푹 들어간다. 하지만 다시 원상복귀되지는 않으며 쉽게 깨진다.
에어로젤(에어로겔)의 본래의 기능적 가치는 단열재. 불 위에 에어로젤을 올려놓고 에어로젤 위에 손을 올려놓아도 뜨거움이 안 느껴진다! 때문에 우주선이 지구로 재진입할때나 탐사선에서 단열재로 에어로젤을 쓴다. 그리고 강도도 강해서 에어로젤 500g으로 소형 자동차 정도는 가볍게 지탱할수가 있다. 부피는 500g이 성인 남자 부피 정도! 그러나 충격에는 약해 깨진다는 특성과 만드는데 시간이 많이 걸린다는 게 실용화에 가장 큰 걸림돌이었다.
그러다가 2003년 한국인 공학자 이강필 박사가 세계 최초로 실용화에 성공했다! 에어로젤에 특수섬유를 첨가하는 방식으로 부드러워 쉽게 깨지지 않고(충격에 상당히 강해짐), 짧은 시간에 대량생산이 가능한 새로운 개념의 에어로젤을 만들었다고, 그 덕분에 스타더스트호가 혜성의 미립자들을 에어로젤에 박히는 형태로 채취하는데 성공했다고 한다. 관련기사 #
별것 아닌것으로 생각하겠지만 돌가루, 먼지입자가 총알의 10배의 속도로 지속적으로 때리는 경우에는 일반적인 고체는 박살난다. 그리고 에어로젤(에어로겔)이 단순히 버틴다는 점 외에도 미립자가 파고들면서 속도가 줄어 온전하게 보존하는 점이 작용했다.
실용화가 어느정도 된 상태기 때문에 폭발충격흡수장갑, 앏은 스키복, 관단열재, 건물단열재 등 21세기 들어 응용분야는 무한하다고 보면 되겠다. 다만 아직도 비싸다는게 흠.