ایروژل (هواژل) یک مادهٔ تولیدی است که کمترین چگالی را در میان مواد جامد دارد. این ماده از یک ژل به دست می‌آید که در آن قسمت مایع ژل با گاز جایگزین می‌شود. نتیجه این فرایند ماده‌ای جامد با چگالی بسیار کم و در عین حال، ویژگی قابل‌توجه در زمینه عایق گرمایی است. هواژل در فرهنگ عامه مردم تحت نام‌های دیگری هم‌چون دود منجمد، دود جامد، هوای جامد و یا دود آبی نیز شناخته می‌شود که این نام‌گذاری‌ها به دلیل ظاهر شفاف و نیز نحوه پخش نور در این ماده‌است.
ایروژل (هواژل) ماده ای فوق سبک (Ultra-light) متخللی است که از ژل سیلیکا ساخته می شود به طوری که در ساختار آن قسمت مایع ژل از آن خارج شده و گاز جایگزین آن می شود. در نتیجه جامدی متخلل و بسیار سبک بدست می آید که با وزن بسیار کمی که دارد، اما به دلیل ساختار دندانه فرکتالی، مقاومت مکانیکی بسیار بالای از خود نشان می دهد. برای داشتن تصویری بهتر از سبکی ایروژل (هواژل)، به عنوان مثال، اگر ماکتی از انسانی به جرم ۸۴ کیلوگرم کاملا از جنس ایروژل (هواژل) بسازیم، ماکت تنها ۱۷ گرم وزن خواهد داشت! در تصویر زیر، یک آجر دو کیلوگرمی برروی یک بلوک ایروژل (هواژل)ی ۲ گرمی قرار داده شده است.
به دلیل ساختار سوپرمتخلخل ایروژل (هواژل)، حالت آن شفاف (Transparent) است به طوری که می توان از یک طرف آن، طرف دیگر را دید. به همین دلیل، به ایروژل (هواژل)، دود منجمد شده (Frozen Smoke) یا هوای جامد (Solid Air) نیز میگویند. رنگ آبی بسیار کم رنگ به دلیل پراکنش فرکانس های پایین نور مرئی است که از بلوک ایروژل (هواژل) میگذرد.
برخلاف اسمش، ایروژل (هواژل) کاملاً جامد است و حالت ژله گونه ندارد. به دلیل ساختار فوق متخلل و گاز محبوس شده درون آن، ایروژل (هواژل) ماده ای ایده آل برای عایق کاری محسوب می شود و عمده کاربری های تجاری نیز، در عایق کاری حرارتی است. ضریب انتقال حرارت بسیار کم، سبکی فوق العاده، حالت شفاف و نسبت خواص مکانیکی به چگالی عالی، ایروژل (هواژل) را برای بسیاری از کاربردهای عایقکاری، عایقی بی نظیر معرفی می کند. همانطور که در تصویر مقابل می بینید ضریب انتقال حرارت این عایق بقدری پایین است که چوب کبریت ها آتش نمی گیرند.
تولید ایروژل (هواژل) رولی از سال ۲۰۰۰ آغاز شد که بصورت رولی، کامپوزیتی است , از ایروژل (هواژل) سیلیکا و الیاف تقویت کننده. ایروژل (هواژل) رولی بسته به نوع و مقدار الیاف تقویت کننده، ماتریس ایروژل (هواژل) سیلیکا و مواد افزودنی دیگر، خواص مکانیکی و حرارتی مختلفی دارد.
به دلیل اینکه فاز مایع از درون ایروژل (هواژل) به روش Super-critical Drying خارج شده است، ایروژل (هواژل) ماده ای بسیار خشک است و توانایی جذب رطوبت بالایی دارد. این قابلیت، ایروژل (هواژل) را برای کاربری های دیگر غیر از عایق کاری، مانند صنایع شیمیایی یا گردگیرها، مناسب می سازد.
موارد کاربری ایروژل (هواژل)
– ایروژل (هواژل) شفاف، عایقی ایده آل برای عایق کاری شیشه های پنجره به شمار می آید. اگر این نوع عایق در شرایط خلاء ساخته شود، ساختار آن به مراتب منظم تر بوده و رنگ آبی آن به میزان قابل توجهی کمتر می شود.
– عایق های رولی ایروژل (هواژل) که به صورت کامپوزیتی از سیلیکا و الیاف تقویت کننده هستند، از سال ۲۰۰۰ به صورت تجاری ساخته شده و در عایقکاری استفاده می شوند.
– قابلیت جذب رطوبت ایروژل (هواژل)، باعث می شود به عنوان کاتالیزور یا ناقل کاتالیزور در فرآیندهای شیمیایی استفاده شود.
– از ایروژل (هواژل) دانه ای به عنوان عایق فله ای استفاده می شود و معمولا در عایق کاری نورگیرها و شیشه های سقفی از آن استفاده می گردد.
– استفاده در عایق کاری فضاپیماها توسط NASA
– به دلیل وزن بسیار کم،در عایقکاری لباس غواصی استفاده می شود.
– کاربری های متنوع در فیزیک ذرات، اخترشناسی و فضانوردی
– استفاده به عنوان ناقل دارو در طب چراکه این عایق از لحاظ بیولوژیکی هیچ خطری ندارد. دارو جذب ساختار سوپرمتخلل ایروژل (هواژل) شده و به مرور در بدن آزاد می شود. با کنترل ساختار ایروژل (هواژل) می توان نرخ آزادشدن دارو را کنترل نمود.
– از ایروژل (هواژل) به عنوان جذب کننده آلودگی های فلزات سنگین چون جیوه، قلع و کادمیوم، از آب استفاده می شود.
ایمنی ایروژل (هواژل)
ایمنی در ایروژل (هواژل) بیشتر تابعی از ترکیب جامدی است که از آن ساخته می شود. تریبات کربن و آلومینیوم می تواند برای سلامتی خطرناک باشد. اما ایروژل (هواژل) ساخته شده از سیلیکا، خطر شیمیایی برای بدن ندارد. همچنین، ساختار ایروژل (هواژل)، باعث می شود که جاذب قوی رطوبت شود و در صورت تماس مستقیم با پوست، می تواند باعث خشکی پوشت شود. بنابراین، توصیه اکید می شود که در جابه جایی ایروژل با دست، از دستکش ایمین استفاده شود. تماس ایروژل (هواژل) برای چشم نیز خطرناک است و باعث خشکی چشم می شود.
معایب ایروژل (هواژل)
– قیمت فوق العاده بالا ایروژل
– کاربرد خاص ( ایروژل برای مخازن و لوله های انتقال اصلاً به صرفه نمی باشد ولی برای سیستم های پرتاب موشک , پهباد , هواپیمایی و سامانه های مخابراتی بسیار مناسب می باشد)
– نحوه اجرا ( عایق ایروژل ( هواژل ) با توجه به استانداردهای ساخته شده با لوازم جانبی و چسب های خاص صورت می گیرد و از نظر اقتصادی استفاده از ایروژل به جز مواردی که ذکر شد مقرون به صرفه نیست).
