El aerogel es un material ultraligero poroso sintético derivado de un gel, en el que el componente líquido para el gel se ha reemplazado con un gas. El resultado es un sólido con densidad extremadamente baja y baja conductividad térmica. Los apodos incluyen humo congelado, humo sólido, aire sólido, nubes sólidas, humo azul debido a su naturaleza translúcida y la forma en que la luz se dispersa en el material. Se siente como poliestireno expandido frágil al tacto. Los aerogeles se pueden hacer a partir de una variedad de compuestos químicos.

El aerogel fue creado por primera vez por Samuel Stephens Kistler en 1931, como resultado de una apuesta con Charles Learned sobre quién podría reemplazar el líquido en «gelatinas» con gas sin causar una contracción.

Los aerogeles se producen extrayendo el componente líquido de un gel a través de un secado supercrítico. Esto permite que el líquido se seque lentamente sin que la matriz sólida en el gel se colapse por la acción capilar, como sucedería con la evaporación convencional. Los primeros aerogeles fueron producidos a partir de geles de sílice. El trabajo posterior de Kistler involucró aerogeles basados ​​en alúmina, cromia y dióxido de estaño. Los aerogeles de carbono se desarrollaron por primera vez a finales de los años ochenta.

El aerogel no es un material único con una fórmula química establecida, en cambio, el término se utiliza para agrupar todos los materiales con una cierta estructura geométrica.

Definición de la IUPAC
Aerogel: Gel compuesto de un sólido microporoso en el que la fase dispersa es un gas.

Nota 1: la sílice microporosa, el vidrio microporoso y las zeolitas son ejemplos comunes de aerogeles.

Nota 2: Se corrigió de la referencia, donde la definición es una repetición de la definición incorrecta de un gel seguida de una referencia inexplicada a la porosidad de la estructura.

Propiedades
A pesar del nombre, los aerogeles son materiales sólidos, rígidos y secos que no se parecen a un gel en sus propiedades físicas: el nombre proviene del hecho de que están hechos de geles.Presionar suavemente sobre un aerogel generalmente no deja ni una marca menor; Presionar más firmemente dejará una depresión permanente. Presionar con firmeza extremadamente causará una ruptura catastrófica en la estructura dispersa, causando que se rompa como un vidrio (una propiedad conocida como friabilidad), aunque las variaciones más modernas no sufren esto. A pesar de que es propenso a romperse, es muy fuerte estructuralmente. Sus impresionantes capacidades de carga se deben a la microestructura dendrítica, en la que se fusionan partículas esféricas de tamaño promedio (2–5 nm) en grupos. Estos grupos forman una estructura tridimensional altamente porosa de cadenas casi fractales, con poros justo por debajo de 100 nm. El tamaño y la densidad promedio de los poros se pueden controlar durante el proceso de fabricación.

El aerogel es un material que es 99.8% de aire. Los aerogeles tienen una red sólida porosa que contiene bolsas de aire, y las bolsas de aire ocupan la mayor parte del espacio dentro del material.La falta de material sólido permite que el aerogel sea casi sin peso.
Los aerogeles son buenos aislantes térmicos porque casi anulan dos de los tres métodos de transferencia de calor: la conducción (en su mayoría están compuestos por gas aislante) y la convección (la microestructura evita el movimiento neto de gas). Son buenos aislantes conductores porque están compuestos casi en su totalidad por gases, que son conductores de calor muy pobres.(El aerogel de sílice es un aislante especialmente bueno porque el sílice también es un mal conductor del calor; un aerogel metálico o de carbono, por otro lado, sería menos efectivo). Son buenos inhibidores de la convección porque el aire no puede circular a través de la red. Los aerogeles son aislantes de radiación pobres porque la radiación infrarroja (que transfiere calor) pasa a través de ellos.

Debido a su naturaleza higroscópica, el aerogel se siente seco y actúa como un desecante fuerte.Las personas que manejan aerogel durante períodos prolongados deben usar guantes para evitar la aparición de manchas frágiles y secas en la piel.

El ligero color que tiene se debe a la dispersión de Rayleigh de las longitudes de onda más cortas de la luz visible por la estructura dendrítica de tamaño nanométrico. Esto hace que aparezca azul ahumado contra fondos oscuros y amarillento contra fondos brillantes.
Los aerogeles por sí solos son hidrofílicos, pero el tratamiento químico puede hacerlos hidrofóbicos.Si absorben la humedad, generalmente sufren un cambio estructural, como la contracción, y se deterioran, pero la degradación se puede prevenir al hacerlos hidrófobos. Los aerogeles con interiores hidrófobos son menos susceptibles a la degradación que los aerogeles con solo una capa exterior hidrófoba, incluso si una grieta penetra en la superficie.

Efecto Knudsen
Los aerogeles pueden tener una conductividad térmica menor que la del gas que contienen. Esto se debe al efecto Knudsen, una reducción de la conductividad térmica en los gases cuando el tamaño de la cavidad que abarca el gas se vuelve comparable a la trayectoria libre media. Efectivamente, la cavidad restringe el movimiento de las partículas de gas, disminuyendo la conductividad térmica además de eliminar la convección. Por ejemplo, la conductividad térmica del aire es de aproximadamente 25 mW / m • K en STP y en un contenedor grande, pero disminuye a aproximadamente 5 mW / m • K en un poro de 30 nanómetros de diámetro.

Estructura
La estructura del aerogel resulta de una polimerización sol-gel, que es cuando los monómeros (moléculas simples) reaccionan con otros monómeros para formar un sol o una sustancia que consiste en macromoléculas unidas y reticuladas con depósitos de solución líquida entre ellos.Cuando el material se calienta críticamente, el líquido se evapora y el marco de macromolécula reticulado se deja atrás. El resultado de la polimerización y el calentamiento crítico es la creación de un material que tiene una estructura fuerte porosa clasificada como aerogel. Las variaciones en la síntesis pueden alterar el área de la superficie y el tamaño de los poros del aerogel. Cuanto más pequeño es el tamaño de los poros, más susceptible es la fractura del aerogel.

Impermeabilización
El aerogel contiene partículas de 2 a 5 nm de diámetro. Después del proceso de creación de aerogel, contendrá una gran cantidad de grupos hidroxilo en la superficie. Los grupos hidroxilo pueden causar una fuerte reacción cuando el aerogel se coloca en el agua, causando que se disuelva catastróficamente en el agua. Una forma de impermeabilizar el aerogel hidrofílico es empapando el aerogel con alguna base química que reemplace los grupos hidroxilo de la superficie (–OH) con grupos no polares (–OR), un proceso que es más efectivo cuando R es un grupo alifático.

Porosidad del aerogel
Hay varias formas de determinar la porosidad del aerogel: los tres métodos principales son la adsorción de gases, la porosimetría de mercurio y el método de dispersión. En la adsorción de gas, el nitrógeno en su punto de ebullición se absorbe en la muestra del aerogel. El gas que se adsorbe depende del tamaño de los poros dentro de la muestra y de la presión parcial del gas en relación con su presión de saturación. El volumen del gas adsorbido se mide utilizando la fórmula de Brunauer, Emmit y Teller (BET), que proporciona el área de superficie específica de la muestra. A una presión parcial alta en la adsorción / desorción, la ecuación de Kelvin da la distribución del tamaño de poro de la muestra. En la porosimetría de mercurio, el mercurio se fuerza en el sistema poroso del aerogel para determinar el tamaño de los poros, pero este método es altamente ineficiente ya que el marco sólido del aerogel se colapsará por la alta fuerza de compresión. El método de dispersión implica la desviación de la radiación dependiente del ángulo dentro de la muestra del aerogel. La muestra puede ser de partículas sólidas o poros. La radiación entra en el material y determina la geometría fractal de la red de poros del aerogel. Las mejores longitudes de onda de radiación a utilizar son los rayos X y los neutrones. El aerogel también es una red porosa abierta: la diferencia entre una red porosa abierta y una red porosa cerrada es que en la red abierta, los gases pueden entrar y salir de la sustancia sin ninguna limitación, mientras que una red porosa cerrada atrapa los gases dentro del material. Que se queden dentro de los poros. La alta porosidad y el área de superficie de los aerogeles de sílice permiten su uso en una variedad de aplicaciones de filtración ambiental.

Materiales

Sílice
El aerogel de sílice es el tipo más común de aerogel, y el más estudiado y utilizado. Se basa en sílice y se puede derivar de gel de sílice o mediante un proceso Stober modificado. El nanoespuma de sílice de menor densidad pesa 1.000 g / m3, que es la versión evacuada del aerogel de registro de 1.900 g / m3. La densidad del aire es de 1.200 g / m3 (a 20 ° C y 1 atm). A partir de 2013, el aerographene tenía una densidad más baja de 160 g / m3, o 13% de la densidad del aire a temperatura ambiente.

La sílice se solidifica en grupos tridimensionales entrelazados que representan solo el 3% del volumen. La conducción a través del sólido es por lo tanto muy baja. El 97% restante del volumen está compuesto de aire en nanoporos extremadamente pequeños. El aire tiene poco espacio para moverse, lo que inhibe tanto la convección como la conducción en fase gaseosa.

Los aerogeles de sílice también tienen una alta transmisión óptica de ~ 99% y un índice de refracción bajo de ~ 1.05.

Tiene notables propiedades de aislamiento térmico, con una conductividad térmica extremadamente baja: desde 0.03 W / (m • K) en presión atmosférica hasta 0.004 W / (m • K) en vacío modesto, que corresponden a valores R de 14 a 105 (Habitual en los EE. UU.) O 3.0 a 22.2 (métrico) para un grosor de 3.5 in (89 mm). A modo de comparación, el aislamiento de pared típico es 13 (habitual en EE. UU.) O 2,7 (métrico) para el mismo espesor. Su punto de fusión es de 1.473 K (1.200 ° C; 2.192 ° F).

Hasta 2011, el aerogel de sílice tenía 15 entradas en Guinness World Records por sus propiedades materiales, incluido el mejor aislante y el sólido de menor densidad, aunque este último título lo eliminó el aerographite de materiales aún más ligeros en 2012 y luego el aerographene en 2013.

Carbón
Los aerogeles de carbono están compuestos de partículas con tamaños en el rango de nanómetros, unidos covalentemente entre sí. Tienen una porosidad muy alta (más del 50%, con un diámetro de poro inferior a 100 nm) y áreas de superficie que oscilan entre 400 y 1.000 m2 / g. A menudo se fabrican como papel compuesto: papel no tejido hecho de fibras de carbono, impregnado con aerorel de resorcinol-formaldehído y pirolizado. Dependiendo de la densidad, los aerogeles de carbono pueden ser eléctricamente conductores, haciendo que el papel de aerogel compuesto sea útil para electrodos en condensadores o electrodos de desionización. Debido a su área de superficie extremadamente alta, los aerogeles de carbono se utilizan para crear supercapacitores, con valores que van hasta miles de faradios basados ​​en una densidad de capacitancia de 104 F / gy 77 F / cm3.Los aerogeles de carbono también son extremadamente «negros» en el espectro infrarrojo, reflejando solo el 0.3% de la radiación entre 250 nm y 14.3 µm, lo que los hace eficientes para los colectores de energía solar.

El término «aerogel» para describir masas aéreas de nanotubos de carbono producidos mediante ciertas técnicas de deposición química de vapor es incorrecto. Dichos materiales pueden transformarse en fibras con una resistencia mayor que Kevlar y propiedades eléctricas únicas. Sin embargo, estos materiales no son aerogeles, ya que no tienen una estructura interna monolítica y no tienen la estructura de poro regular característica de los aerogeles.

Óxido de metal
Los aerogeles de óxido metálico se utilizan como catalizadores en diversas reacciones / transformaciones químicas o como precursores de otros materiales.

Los aerogeles hechos con óxido de aluminio son conocidos como aerogeles de alúmina. Estos aerogeles se utilizan como catalizadores, especialmente cuando se «dopan» con un metal que no sea aluminio. El aerogel de níquel-alúmina es la combinación más común. La NASA también está considerando los aerogeles de alúmina para capturar partículas de hipervelocidad; una formulación dopada con gadolinio y terbio podría emitir fluorescencia en el sitio de impacto de la partícula, y la cantidad de fluorescencia depende de la energía de impacto.

Una de las diferencias más notables entre los aerogeles de sílice y el aerogel de óxido metálico es que los aerogeles de óxido metálico a menudo tienen colores variados.

Aerogel	Color
Sílice, alúmina, titania, zirconia	Claro con Rayleigh dispersando azul o blanco.
Oxido de hierro	Óxido rojo o amarillo, opaco
Chromia	Verde oscuro o azul profundo, opaco
Vanadia	Verde oliva, opaco
Óxido de neodimio	Morado, transparente
Samaria	Amarillo, transparente
Holmia, Erbia	Rosa transparente

Otro
Los polímeros orgánicos se pueden utilizar para crear aerogeles. El ángel se hace de agar. La celulosa de las plantas se puede utilizar para crear un aerogel flexible.

Chalcogel es un aerogel hecho de calcógenos (la columna de elementos en la tabla periódica que comienza con oxígeno) como el azufre, el selenio y otros elementos. Metales menos costosos que el platino se han utilizado en su creación.

Los aerogeles hechos de puntos cuánticos de seleniuro de cadmio en una red 3-D porosa se han desarrollado para su uso en la industria de los semiconductores.

El rendimiento del aerogel puede aumentarse para una aplicación específica mediante la adición de dopantes, estructuras de refuerzo y compuestos de hibridación. Aspen Aerogels fabrica productos como Spaceloft que son compuestos de aerogel con algún tipo de bateo fibroso.

Alternativas de base biológica (bioaerogeles)
El aerogel más conocido está basado en sílice, pero los investigadores buscan producir aerogeles de origen biológico, posiblemente más fuertes que el sílice.

El gel de mar es un material similar al aerogel orgánico hecho de agar, con un sabor y textura que recuerda a los pasteles de arroz.

El Maerogel consiste en su arroz básico (en su mayor parte en la industria del arroz) y reduce los costos en comparación con otros procesos. Este proceso permite dividir por seis los costos.

La aéropectina se produce a partir de cáscara de cítricos (2015) pero es demasiado higroscópica para hacer un aislante,

Aerogel de almidón (en realidad, una mezcla de amilosa y amilopectina) que puede venir, por ejemplo, de maíz o de guisante mejor. También es muy higroscópico, pero quizás podría cubrirse con un recubrimiento que lo haga más estable e hidrófobo. Es más fuerte que el aerogel de sílice pero con un coeficiente de conductividad térmica ligeramente menos bueno pero, sin embargo, alrededor de 0.021 W m -1 K -1 (0.025 a aproximadamente 0.035 y el aire W m -1 K -1 para lana de roca y poliestireno).

Su rendimiento térmico podría mejorarse durante la fabricación: el almidón disuelto en agua agitada bajo una cierta presión y temperatura y agitado mecánicamente para romper y dispersar los granos se enfría a 4 ° C (fase de «retrogradación») y se forma el gel antes de reemplazarlo con un solvente durante una fase de secado supercrítico (la acetona podría reemplazar el etanol allí) y luego el solvente se desorbe y se reemplaza por aire. El gimnasio de materiales (Cemef) Mines Paris-Tech estudia este material.

Fabricación
En principio, la fabricación del aerogel consiste en reemplazar el componente líquido de un gel de sílice (para el aerogel de sílice) con gas. Técnicamente, el proceso es más complejo. De hecho, la estructura del gel tiende a colapsarse cuando simplemente se seca. Se vuelve porosa y se desmorona.

En la práctica, el hidrogel, un gel de sílice usado en particular para lentes de contacto blandas, se seca en condiciones extremas de temperatura y presión reemplazando el agua con un líquido como el etanol en presencia de un «precursor», el alcóxido de sílice. El alcóxido es un tipo de catalizador para la reacción. Está compuesto por un alcohol y una silicona. Su fórmula es Si (OR) 4. Esta reacción produce sílice:
Si (OCH ₂ CH ₃ ) _{4 (Liq.)} + 2H ₂ O _(Liq.) → SiO _{2 (sólido)} + 4HOCH ₂ CH _{3 (Liq.)} .

La sílice es un compuesto mineral estable de fórmula SiO 2. Luego viene un proceso llamado secado supercrítico (en inglés: secado supercrítico). En termodinámica, el punto crítico es una fase de transición entre líquidos y gases. Básicamente, los estados líquido y de vapor son microscópicamente idénticos: se caracterizan por un desorden de átomos o moléculas. Además, hay una presión y una temperatura (llamada crítica) para las cuales esta curva de coexistencia líquido-vapor se detiene repentinamente. Más allá, el cuerpo no es líquido ni gaseoso: es una fase fluida.Es por este proceso que el alcohol se elimina del gel. Esta operación se realiza en un autoclave a presiones que varían de 50 a 60 bar, temperaturas de 5 a 10 ° C y de 12 horas a 6 días. Luego se alcanza el objetivo, el líquido ha sido reemplazado por un gas sin que la estructura del gel se colapse o reduzca el volumen.

Existen procesos para fabricar aerogeles a temperatura y presión ambiente, pero, por el momento, son mantenidos en secreto por los industriales.

Producción
Los aerogeles se fabrican secando un gel de material gelatinoso, principalmente sílice, en condiciones extremas. La primera síntesis de aerogeles de silicato fue realizada por Samuel Stephens Kistler en 1931/32. Él desarrolló un método primero para secar geles sin ellos tenía un encogimiento.

Aerogel de silicato según Kistler
Kistler usó silicato de sodio, que mezcló con agua para hacer una solución (vaso de agua). Después de la adición de un precipitado, el ácido clorhídrico que actúa como reactivo cayó con el tiempo de sílice de (reacción de precipitación), lo que causó el movimiento browniano distribuido sin coordinación en la solución y, por lo tanto, también colisionó.

O:

Debido a la adhesión gradual, estas partículas se agregaron con el tiempo y en aproximadamente un día, se produjo un gel con estructura reticulada. A partir de esto, el cloruro de sodio y el exceso de ácido clorhídrico se enjuagaron con agua (Aquagel) y se siguieron con un desplazamiento con alcohol (alcogel). Este paso es necesario ya que de lo contrario el agua destruiría la estructura del gel a medida que el proceso avanza. Si el alcohol se evapora lentamente, se forman meniscos debido a las fuerzas de la superficie que actúan sobre el gel, que se «entierra» en el gel y causa una estructura de forma pandillera en el gel. Esto se asociaría con una contracción del gel y, como resultado, una estructura porosa con solo alrededor del 50% de porosidad, pero esto era solo para evitarlo. Kistler solía secar, por lo tanto, un autoclave y una temperatura y presión elevadas sobre el punto crítico del alcohol, de modo que se formó un fluido supercrítico. Este procedimiento se llama secado supercrítico. El límite de fase entre el gas y el líquido fue cancelado; Las fuerzas de superficie, que habrían llevado a la formación de meniscos en el otro caso, ya no existían. El fluido supercrítico fue expulsado del autoclave, haciendo que el producto se secara y eventualmente se convirtiera en un aerogel. El aerogel había conservado el tamaño y la forma del gel original, y los aerogeles de silicato fabricados por Kistler tenían una densidad de alrededor de 30 a 300 kg / m 3 y tenían una porosidad en el rango de 86 a 98%. Sin embargo, el método de producción según Kistler tenía la desventaja de ser largo y costoso, lo que se refería particularmente al intercambio de solventes antes de la evaporación del alcohol.

Proceso según Teichner – el proceso sol-gel.
Stanislas Teichner intentó reproducir el procedimiento de Kistler en la Universidad de Lyon en la década de 1960, aunque tardó semanas en producir muestras de aerogeles más pequeños. Como alternativa, desarrolló en 1968 el proceso de sol-gel utilizado hoy como método estándar, que se mejoró aún más en 1986. El material de partida aquí es el ortosilicato de tetrametilo tóxico, que se hidroliza lentamente a ácido ortosilícico y metanol de acuerdo con la siguiente ecuación de reacción con una cantidad definida de agua después de la adición de un catalizador.

Como resultado, el agua se separa de la sílice y se forma tetraedros de SiO2. Estos luego la red para formar un gel. El secado del alcogel resultante es nuevamente igual al método Kistler, en donde el metanol tiene valores críticos de 239.4 ° C y 80.9 bar. Las propiedades del aerogel así formado, en particular la estructura y la densidad, pueden controlarse mediante la elección del catalizador, el pH o la proporción de las sustancias utilizadas, en particular del metanol. El procedimiento se usa hoy en DESY y en Lund.

Otros procedimientos
En otro proceso, un grupo de investigación de Arlon Hunt en la Universidad de California en Berkeley produce piezas de aerogel en lugar del TMOS tóxico del ortosilicato de tetraetilo (TEOS).Además, el etanol combustible reemplazado por dióxido de carbono, que consume mucho tiempo.Una ventaja es la temperatura crítica relativamente baja del dióxido de carbono a 31 ° C, lo que facilita considerablemente el proceso de secado.

Otro proceso se utiliza en BASF en Ludwigshafen am Rhein, donde en particular se producen gránulos de aerogel (gránulos) con un diámetro de aproximadamente uno a seis milímetros y una densidad de aproximadamente 200 kg / m 3. El ácido sulfúrico y el silicato de sodio se hacen reaccionar rociándolos en un pistón con una boquilla de mezcla. Esto conduce a la formación de sales alcalinas, que deben eliminarse mediante un procesamiento posterior. La ventaja de este proceso reside en los costos comparativamente más bajos, la desventaja se debe ver en las peores, en particular las propiedades ópticas de los gránulos.

Los aerogeles de carbono (CRF) se producen predominantemente por la pirólisis de los aerogeles de resorcinol – formaldehído (RF). En la preparación de los aerogeles de resorcinol-formaldehído, se puede utilizar un secado al aire más barato en lugar del secado supercrítico.

Aplicaciones
Dado que el índice de refracción de los aerogeles está dentro de un rango que no es alcanzable por los gases, líquidos o sólidos convencionales, desempeñan un papel importante como el llamado material del radiador para los detectores de Cherenkov; Los aerogeles de carbono también se deben a su alta conductividad eléctrica y estabilidad en la investigación de materiales para el material de electrodos en células primarias y de combustible, catalizadores de vehículos y supercapacitores.

Medio de almacenamiento
Debido a su alta porosidad, los aerogeles se desarrollaron inicialmente con la intención de conservar las posibilidades de almacenamiento de gases y sólidos. En la década de 1960, los aerogeles se probaron para determinar su idoneidad como medio de almacenamiento para el combustible líquido para cohetes.

Filtración
Debido a su estructura fina, los aerogeles se pueden utilizar como matriz de recogida para las partículas de polvo más pequeñas. Por lo tanto, se utilizaron a bordo de la «nave espacial del polvo del cometa» Stardust. Las partículas de polvo y las moléculas atrapadas se ralentizan lentamente en el aerogel, de modo que no se destruyen térmicamente. Así que u tuvo éxito. a. también por primera vez, sin traer material de un cometa (Wild 2) a la Tierra.

Aislamiento térmico
Especialmente los aerogeles de silicato tienen una conductividad térmica muy baja y, por lo tanto, a menudo se utilizan como material aislante para aplicaciones especiales (por ejemplo, como aislamiento térmico transparente); Desde principios de 2013, se vendió en Suiza un yeso especial correspondiente con gránulos de aerogel.

Cosmética y cuidado del cabello
Las partículas finas e hidrófobas de aerogel hechas de sililatos de sílice se utilizan, entre otras cosas, como polvos de fijación en cosméticos y como polvos de volumen y estilizado en el cuidado del cabello.

Farmacia
Farmacéuticamente, el aerogel de sílice se utiliza como secado y disolvente, así como un portador.

Los aerogeles se utilizan para una variedad de aplicaciones:

En 2004, se vendieron alrededor de US $ 25 millones en productos aislantes de aerogel, que habían aumentado a unos US $ 500 millones en 2013. Esto representa el impacto económico más importante de estos materiales en la actualidad. El potencial para reemplazar el aislamiento convencional por soluciones de aerogel en el sector de la construcción y en el aislamiento industrial es bastante significativo.

En forma granular para agregar aislamiento a los tragaluces. El proyecto de la Casa Solar Decathlon de Georgia Institute of Technology en 2007 utilizó un aerogel como aislante en el techo semitransparente.

Un adsorbente químico para la limpieza de derrames.
Un catalizador o un portador de catalizador.
Los aerogeles de sílice se pueden utilizar en dispositivos de imágenes, ópticas y guías de luz.
Un material para la filtración debido a su alta área de superficie y porosidad, que se utiliza para la eliminación de metales pesados.
Agentes espesantes en algunas pinturas y cosméticos.
Como componentes en absorbedores de energía.
Objetivos láser para la instalación de ignición nacional de Estados Unidos.
Un material utilizado en los adaptadores de impedancia para transductores, altavoces y buscadores de rango.
La fabricación comercial de ‘mantas’ de aerogel comenzó alrededor del año 2000, combinando el aerogel de sílice y el refuerzo fibroso que convierte al aerogel quebradizo en un material duradero y flexible. Las propiedades mecánicas y térmicas del producto pueden variar según la elección de las fibras de refuerzo, la matriz de aerogel y los aditivos de opacificación incluidos en el compuesto.
La NASA usó un aerogel para atrapar las partículas de polvo espacial a bordo de la nave espacial Stardust. Las partículas se vaporizan al impactar con los sólidos y pasan a través de los gases, pero pueden quedar atrapadas en los aerogeles. La NASA también usó aerogel para el aislamiento térmico del Mars Rover y trajes espaciales.
La Marina de los Estados Unidos está evaluando la ropa interior de aerogel como protección térmica pasiva para los buceadores.
En física de partículas como radiadores en los detectores de efecto Cherenkov, como el sistema ACC del detector Belle, utilizado en el Experimento Belle en KEKB. La idoneidad de los aerogeles está determinada por su bajo índice de refracción, llenando el espacio entre gases y líquidos, y su transparencia y estado sólido, lo que los hace más fáciles de usar que los líquidos criogénicos o los gases comprimidos. Su baja masa también es ventajosa para las misiones espaciales.
Los aerogeles de resorcinol-formaldehído (polímeros químicamente similares a las resinas de fenol formaldehído) se utilizan como precursores para la fabricación de aerogeles de carbono, o cuando se desea un aislante orgánico con gran superficie. Vienen como material de alta densidad, con una superficie de aproximadamente 600 m2 / g.
Los nanocompuestos metal-aerogel preparados mediante la impregnación del hidrogel con una solución que contiene iones de un metal de transición e irradiando el resultado con rayos gamma, precipitan las nanopartículas del metal. Dichos compuestos pueden usarse como catalizadores, sensores, blindajes electromagnéticos y en la eliminación de desechos. Un uso prospectivo de catalizadores de platino sobre carbono es en celdas de combustible.
Como sistema de administración de medicamentos debido a su biocompatibilidad. Debido a su gran área de superficie y estructura porosa, los fármacos pueden ser adsorbidos del CO2 supercrítico. La velocidad de liberación de los medicamentos se puede adaptar variando las propiedades del aerogel.
Los aerogeles de carbono se utilizan en la construcción de pequeños supercapacitores electroquímicos de doble capa. Debido a la alta área de superficie del aerogel, estos condensadores pueden ser de 1 / 2000th a 1 / 5000th del tamaño de los capacitores electrolíticos de clasificación similar. Los supercapacitores de aerogel pueden tener una impedancia muy baja en comparación con los supercapacitores normales y pueden absorber o producir corrientes de pico muy altas. En la actualidad, tales capacitores son sensibles a la polaridad y necesitan ser conectados en serie para lograr un voltaje de trabajo superior a aproximadamente 2.75 V.
Dunlop Sport usa aerogel en algunas de sus raquetas para tenis, squash y bádminton.
En la purificación del agua, los chalcogeles se han mostrado prometedores para absorber los contaminantes de metales pesados ​​mercurio, plomo y cadmio del agua.
El aerogel puede introducir desorden en el helio-3 superfluido.
En el deshielo de aeronaves, una nueva propuesta utiliza un aerogel de nanotubos de carbono. Un filamento delgado se gira en un enrollador para crear una película de 10 micrones de grosor, equivalente a una hoja de papel A4. La cantidad de material necesario para cubrir las alas de un jet jumbo pesa 80 gramos (2.8 oz). Los calentadores de aerogel podrían dejarse encendidos continuamente a baja potencia, para evitar que se forme hielo.
Túnel de transmisión de aislamiento térmico del Chevrolet Corvette (C7).
CamelBak utiliza aerogel como aislante en una botella de deporte térmico.
45 North usa aerogel como aislamiento de palma en sus guantes de ciclismo Sturmfist 5.

La seguridad
No se sabe que los aerogeles a base de sílice sean carcinógenos o tóxicos. Sin embargo, son un irritante mecánico para los ojos, la piel, el tracto respiratorio y el sistema digestivo. Las pequeñas partículas de sílice pueden potencialmente causar silicosis cuando se inhalan. También pueden inducir sequedad de la piel, ojos y membranas mucosas. Por lo tanto, se recomienda el uso de equipo de protección que incluya protección respiratoria, guantes y gafas de protección al manipular o procesar aerogeles.