Metodă bazată pe vapori produce aerogeluri ultralegere fără chimie lichidă convențională
Cercetătorii de la Universitatea Națională Taiwan, colaborând între Facultatea de Inginerie, Facultatea de Medicină și Spitalul Universitar Național Taiwan, au dezvoltat o metodă nouă de producere a aerogelurilor, descrisă ca prima platformă de fabricație a aerogelurilor pur gazoasă. Studiul a fost publicat în Nature Communications.
Spre deosebire de fabricarea convențională a aerogelurilor, care depinde de chimia sol-gel pe bază de lichide și de procese complexe de uscare, noua tehnică utilizează sublimarea vaporilor și polimerizarea prin depunere pentru a crea materiale ultralegere, foarte poroase, direct din soluții solide.
Sublimarea gheții construiește rețele poroase
Noul proces transformă șabloane solide congelate, care conțin bule microscopice de gaz, în aerogeluri tridimensionale în condiții de presiune scăzută. În timpul fabricației, gheața sublimează direct în vapori, în timp ce moleculele de polimer se depun și se asamblează într-o rețea poroasă interconectată.
Această abordare fără solvent este prietenoasă cu mediul, nu generează subproduse dăunătoare și permite o flexibilitate fără precedent în proiectarea materialelor.
Aerogelurile rezultate prezintă performanțe excepționale, atingând densități de până la 0,004 g/cm³, porozități de 90%–99% și suprafețe specifice care depășesc 1.300 m²/g, menținând în același timp o stabilitate mecanică puternică. Aceste proprietăți plasează materialele printre cele mai ușoare și mai versatile aerogeluri raportate până în prezent.
Celule vii și gaze în interiorul aerogelurilor
O descoperire majoră a platformei este capacitatea sa de a încorpora direct o gamă largă de componente funcționale. Cercetătorii au fabricat cu succes aerogeluri pe bază de rețele metal-organice, aerogeluri multicomponent, aerogeluri încărcate cu celule și aerogeluri încărcate cu gaze, folosind aceeași strategie de fabricație.
În studiile biomedicale, celule stem vii și alte tipuri de celule au supraviețuit procesului de fabricație și au rămas biologic active în structurile de aerogel. Materialele au susținut formarea de sfere de celule stem, diferențierea neuronală, angiogeneza și osteogeneza, evidențiind potențialul lor pentru inginerie tisulară și medicină regenerativă.
Echipa a demonstrat, de asemenea, aerogeluri capabile să stocheze și să elibereze gaze precum argonul și dioxidul de carbon într-un mod controlat, deschizând oportunități pentru livrarea de gaze, detectare, remedierea mediului și aplicații avansate de stocare.
În ansamblu, studiul stabilește o nouă generație de aerogeluri personalizabile care combină greutatea ultralight, multifuncționalitatea, compatibilitatea biologică și fabricarea scalabilă. Tehnologia ar putea afecta domenii de la asistența medicală și biotehnologie până la răcirea electronicii, stocarea energiei, materiale aerospațiale și ingineria mediului.
