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Objetos de aerogel 3D en miniatura estables

26.08.2020

Investigadores de los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales (Empa) han creado microestructuras estables y bien formadas a partir de aerogel de sílice utilizando una impresora 3D. Las estructuras impresas pueden tener hasta décimas de milímetro de espesor. El nuevo aerogel de sílice tiene mejores propiedades mecánicas e incluso se puede perforar y moler. Esto abre posibilidades completamente nuevas para el posprocesamiento de moldes de aerogel impresos en 3D.

El aerogel a base de sílice son espumas ligeras y porosas que proporcionan un excelente aislamiento térmico. Este material es muy frágil y, por lo tanto, los objetos de aerogel de gran tamaño suelen estar reforzados con fibras orgánicas o bipoliméricas. Convertir artículos pequeños de otros más grandes no es una tarea fácil. Y la impresión inmediata de un objeto en miniatura es aún más difícil.

El nuevo método desarrollado por los científicos de Empa permite obtener objetos pequeños y estables a partir de aerogel. Con este método, es posible ajustar con precisión las propiedades de fluidez y solidificación de la tinta de silicona, a partir de la cual se obtiene posteriormente el aerogel, de modo que es posible imprimir tanto estructuras autoportantes como membranas delgadas. Como ejemplo de tales estructuras, los investigadores imprimieron las hojas y las inflorescencias de una flor de loto. El objeto de prueba flota en la superficie del agua debido a las propiedades hidrofóbicas y la baja densidad del aerogel de sílice, al igual que su modelo natural. La nueva tecnología también hace posible por primera vez imprimir microestructuras XNUMXD complejas a partir de múltiples materiales.

Utilizando una membrana de aerogel impresa, los investigadores construyeron una bomba de gas "termomolecular" que funciona sin piezas móviles ("bomba Knudsen"). El principio de funcionamiento se basa en la transferencia limitada de gas en una red de poros nanométricos o canales unidimensionales, cuyas paredes son calientes en un extremo y frías en el otro. El equipo construyó una bomba de aerogel de este tipo que estaba recubierta por un lado con nanopartículas de óxido de manganeso negro. Cuando se le dirige una fuente de luz, la bomba se calienta en el lado oscuro y comienza a bombear gases o vapores de solventes.

Tal bomba, que funciona únicamente con luz solar, no solo puede bombear aire, sino también purificarlo. Si hay contaminantes o toxinas en el aire, como el disolvente tolueno, el aire puede circular a través de la membrana varias veces y el contaminante se destruye químicamente mediante una reacción catalizada por las nanopartículas de óxido de manganeso.

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La luz se apagó - el aire se volvió más limpio 09.09.2004

El 2003 de agosto de 50, como resultado de una falla eléctrica importante (un cortocircuito en una línea de alto voltaje debido a que las ramas de los árboles la tocaron), XNUMX millones de residentes de Canadá y Estados Unidos se quedaron sin electricidad durante casi un día.

La cascada de apagones provocó el cierre de los generadores de más de un centenar de centrales eléctricas, en su mayoría térmicas. El accidente también tuvo buenas consecuencias inesperadas: el aire se volvió más limpio.

El meteorólogo Russell Dickinson y su personal volaron la aeronave a través del centro del accidente poco antes de que se restableciera la energía. En la primavera de 2004 se publicó el informe de este grupo. Las muestras de aire tomadas del avión mostraron aproximadamente la misma cantidad de contaminación asociada con el escape de los automóviles que en el mismo día caluroso de agosto de 2002.

Pero el contenido de dióxido de azufre en el aire se redujo en un 90 %, el ozono en aproximadamente un 50 % (el ozono venenoso se forma durante la reacción fotoquímica de la contaminación del aire con el oxígeno) y la visibilidad aumentó en 40 kilómetros. En general, durante la parada de los generadores, las emisiones de la central térmica se redujeron en al menos dos tercios.

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