Aerogel và giới hạn kỹ thuật của không gian trống

Aerogel là một loại vật liệu siêu nhẹ tiên tiến, có thành phần lên đến 99,8% là không khí, khiến chúng trở thành một trong những chất rắn nhẹ nhất được biết đến. Aerogel dựa trên silica là phổ biến, trong khi aerogel graphene có thể còn nhẹ hơn không khí, với mật độ thấp đến 0,16 kg/m³. Mặc dù cực kỳ nhẹ và có bề ngoài xốp, bán trong suốt — được mệnh danh là “khói đông lạnh” hoặc “đám mây rắn” — aerogel vẫn thể hiện độ bền cơ học đáng kể và có khả năng hấp thụ lượng lớn các chất, chẳng hạn như dầu. Được phát triển lần đầu vào năm 1931 bởi Samuel Kistler, aerogel từ đó đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đa dạng bao gồm thám hiểm không gian, xây dựng, hệ thống năng lượng và cách nhiệt công nghiệp, ảnh hưởng đến các phương pháp kỹ thuật hiện đại trong việc tạo ra vật liệu nhẹ, hiệu suất cao. Quá trình sản xuất aerogel bao gồm việc thay thế chất lỏng trong gel bằng khí trong khi vẫn giữ nguyên khung rắn. Bắt đầu từ một tiền chất gel, các phản ứng hóa học tạo thành gel bán rắn với các lỗ rỗng chứa chất lỏng ở quy mô nano.