La tecnologia

L'aerogel nasce nel 1931 quando Steven Kistler ipotizzò e sperimentò l’asciugatura di un “gel” (sospensione colloidale costituita da liquido disperso e inglobato nella fase solida) per ottenere la sola struttura solida di pari dimensioni e forma.
Intuitivamente sarebbe stato necessario eliminare tutta la parte liquida facendola evaporare, ma le forti tensioni superficiali generate nei micropori, a seguito del cambiamento di fase da liquido a gassoso, distruggevano la struttura solida portandola al collasso.
L’intuizione, progenitrice degli attuali metodi, fu quella di sottrarre la parte liquida ad elevate pressioni e temperature, cioè in condizioni “supercritiche” ove non sono distinguibili, ne presenti contemporaneamente, le fasi liquide e aeriforme e di fatto assenti le tensioni superficiali. Nacquero così i primi campioni di aerogel, ma a causa degli alti costi che il procedimento implicava, la ricerca fu presto abbandonata.
L’interesse per l'aerogel rinacque alla fine degli anni settanta ove materiali e metodi furono sostituiti da processi più efficienti ed economici.
Da allora, la continua ricerca in tal senso ha portato nel tempo a metodi di produzione sempre meno costosi e più sicuri, senza l’utilizzo di materiali nocivi o fortemente reattivi.
Oggi i costi di produzione sono scesi a livello della commercializzazione su ampia scala consentendo l’utilizzo degli aerogel in vasti campi applicativi.

L’aerogel viene prodotto da un “gel” di partenza ottenuto per idrolisi attraverso la tecnica chimica del “sol-gel” dove viene generata la sospensione colloidale per mezzo di una soluzione composta da alcossidi metallici come il tetraetilortosilicato (TEOS), acqua, alcol (quale l’etanolo) e catalizzatori (acidi o basici o entrambe in successione); questi ultimi consento la reazione in poche ore. Il prodotto ottenuto, definito “alcoolgel”, viene quindi posto in autoclave per la rimozione dell’alcool mediante processo dell’ “essiccamento supercritico”. Ciò viene realizzato utilizzando ad esempio acetone che solubilizza l'etanolo per poi venire entrambe rimossi da diossido di carbonio liquido portato in condizioni supercritiche. Il risultato finale consiste quindi nella rimozione di tutta la fase liquida dal gel che viene rimpiazzata da gas, senza permettere all'intera struttura del gel un collasso o una diminuzione del proprio volume. Ciò che rimane è la sola struttura solida di diossido di silicio ovvero l’aerogel.
Da sottolineare che l’utilizzo di catalizzatori in “one step” o “two step” come il fluoruro d’ammonio, ma non solo, consento un notevole controllo sulle caratteristiche fisiche-strutturali del prodotto finale.