Новые технологии, повсеместно внедряемые в различных областях промышленности, все чаще и чаще основываются на новых материалах, имеющих уникальные физические, оптические и электронные свойства. К таким материалам можно отнести различные виды аэрогелей, материалы с очень малой плотностью и удельным весом, которые, как правило, состоят из “сетки” тончайших проводников, промежутки между которыми заполнены воздухом. Не так давно исследователи из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL) американского Министерства энергетики создали образцы нового сверхлегкого аэрогеля, который состоит из сети серебряных нанопроводников. Этот материал отличается от других подобных материалов малым удельным весом, высокими механическими показателями, высокой удельной электрической и тепловой проводимостью. Все эти свойства, взятые вместе, делают материал весьма перспективным кандидатом для использования в электронике, энергетике и других областях.
Традиционно, металлические аэрогели производятся при помощи многоэтапных производственных процессов, связанных с использованием высоких температур, давления, отсутствием кислорода и т.п. Все это делает аэрогели достаточно дорогими материалами, а процессы их производства не подходят для условий массового производства больших объемов этих материалов.
Основным достижением исследователей из LLNL является не сам материал, серебряный аэрогель, а технология его производства. Сначала, при помощи метода химического осаждения производится синтез и очистка серебряных нанопроводников. Затем водный раствор, в котором размешаны нанопроводники замораживается, после чего полученное твердое тело подвергается процессу быстрого нагрева. В этом случае вода испаряется, а нанопроводники спекаются друг с другом, формируя единую сеть, что и придает материалу его уникальные свойства.
Регулируя некоторые из параметров описанного выше процесса, исследователи могут получать серебряный аэрогель с различными характеристиками. А минимальная плотность получаемого материала составляет 4.8 миллиграмма на кубический сантиметр. Вес этого материала настолько мал, что его достаточно большой кусок, положенные сверху на лепестки розы, не заставляет эти лепестки прогибаться на заметную человеческому глазу величину.
“Помимо электроники и электротехники, высокая пористость, превосходные механические и электрические свойства серебряного аэрогеля могут быть использованы в топливных элементах новых типов, в технологиях аккумулирования энергии, в медицинских устройствах, катализаторах и датчиках различных физических величин” – рассказывает Киан Фонг (Fang Qian), ведущий исследователь.