Допустим, утренняя возня взяла верх над вами, и вместо того, чтобы пойти в тарелку с хлопьями, полпинты молока расплескалось по всему кухонному полу. Что вы делаете? Предполагая, что домашний питомец не налетит на самый удивительный случайный завтрак, вы, вероятно, захотите убрать пролитое молоко полотенцем или губкой.
Но когда большие разливы попадают в окружающую среду, ученые считают, что лучшая губка - это та, которая сделана изаэрогеля, твердого вещества с низкой плотностью, напоминающего нечто среднее между кусочком желе -О и кирпич дыма. Обычный гель представляет собой твердое тело, пронизанное крошечными отверстиями, называемыминанопорами, которые, в свою очередь, заполнены жидкостью. Однако аэрогель имеет нанопоры, заполненные газом. Химики создают это свойство, высушивая гель на спиртовой основе в сверхкритическом состоянии или при температуре и давлении выше его критической точки. (Это момент, когда жидкость и ее пар становятся идентичными.) Когда спирт испаряется, остается пористая структура. Все еще любопытно? Дополнительную информацию можно найти в статье «Как работают аэрогели».
В результате получилось самое легкое твердое вещество на Земле, и это больше, чем просто диковинка. Учитывая весь захваченный газ внутри, аэрогели обеспечивают отличную изоляцию как от земного, так и от внеземного тепла. Вот почему НАСА использовало это вещество для изоляции своих марсоходов и даже использовало кубики аэрогеля для улавливания мельчайших частиц кометной пыли.
Аэрогели обладают высокой впитывающей способностью. Помните, что обычная губка может удерживать воду, потому что в ее структуре есть пустое пространство. Вода или пролитое молоко просто вытесняют воздух. Аэрогели в основном состоят из воздуха, поэтому способность к абсорбции еще больше. Фактически, аэрогели обычно имеют плотность от 95 до 99.5 процентов пористых. Однако главная загвоздка в том, что ученым приходится специально адаптировать аэрогель для удержания определенной жидкости.
В настоящее время аэрогели производятся в небольших количествах и по высокой цене, что препятствует массовому производству, но некоторые ученые считают, что маслопоглощающие аэрогели могут оказаться особенно полезными при очистке от разливов нефти. В то время как химические методы очистки могут сделать масло непригодным для использования, аэрогели предлагают чисто физический метод. Нефтяные компании могли буквально выжимать губки и использовать захваченную нефть.
Некоторые исследователи считают, что частицы аэрогеля можно использовать в фильтрах для удаления других токсичных загрязнителей как из воздуха, так и из воды. Например, фильтры для воды часто полагаются на активированный уголь для поглощения химических примесей. Это просто абсорбирующий угольный фильтр с небольшим положительным электрическим зарядом, который притягивает отрицательные ионы вредных химических веществ. Такие фильтры работают очень хорошо, но эксперименты показывают, что аэрогели могут поглощать в 130 раз больше загрязняющих веществ, чем активированный уголь.
Будущие аэрогели могут как предотвращать разливы токсичных веществ, так и помогать очищать их в худшем случае. Однако пока нам придется полагаться на более традиционные и менее дорогостоящие методы фильтрации и абсорбции.