Przyszłość izolacji termicznej w kosmosie
Aerożele wytwarzane są poprzez zastąpienie cieczy w żelach na bazie krzemionki gazem, co pozwala uzyskać materiał o niezwykle niskiej gęstości i składający się w ponad 90% z powietrza. Silnie porowata struktura tego nanomateriału wraz z wyjątkowo niewielkimi rozmiarami oraz skomplikowaną geometrią porów utrudnia przenikanie ciepła. W rezultacie aerożele są doskonałymi izolatorami termicznymi. Badacze uczestniczący w projekcie AERSUS (Aerogel European supplying unit for space applications), finansowanym przez UE, odkryli, że ten nanomateriał może zapewnić skuteczniejszą ochronę termiczną w przestrzeni kosmicznej niż stosowane obecnie rozwiązania oparte na izolacji wielowarstwowej. Materiały podstawowe stosowane w izolacjach wielowarstwowych, czyli Kapton i Mylar, są dostarczane przez firmy spoza Europy. Nad projektem AERSUS pracuje dziewięciu partnerów z całej Europy, których specjalistyczna wiedza z zakresu produkcji aerożeli pozwoli ograniczyć zależność od źródeł pozaeuropejskich. Aby dopasować aerożele do surowych warunków panujących w przestrzeni kosmicznej, w pierwszej kolejności przeanalizowano metody ich syntezy. Wraz z ustaleniami badań rynku dotyczących potrzeb użytkowników końcowych, te działania przygotowawcze pomogły w sformułowaniu specyfikacji inżynieryjnych. Następnym krokiem było zsyntezowanie różnego rodzaju aerożeli, w tym również zmodyfikowanych organicznie aerożeli na bazie krzemionki oraz hybrydowych organicznych/nieorganicznych aerożeli krzemionkowych. Zbadano ich przewodność cieplną i porównano właściwości z materiałami izolacyjnymi służącymi obecnie do zastosowań kosmicznych. Na koniec zaprojektowano i skonstruowano sprzęt do produkcji aerożeli na skalę przemysłową. Wspólne działania i bliska współpraca partnerów projektu AERSUS pomogły stworzyć bazę niezbędnej specjalistycznej wiedzy w Europie, dzięki której możliwa będzie produkcja aerożeli przeznaczonych do zastosowań w przestrzeni kosmicznej. Nowe materiały nanostrukturalne pozwolą zastąpić termiczne izolacje wielowarstwowe obecnie stosowane do ochrony termicznej zbiorników paliwa oraz komór ciśnieniowych pojazdów kosmicznych i łazików planetarnych. Choć aerożele AERSUS są niemal całkowicie dostosowane do warunków panujących w przestrzeni kosmicznej, możliwe są również inne zastosowania. Jednym z głównych zastosowań są izolacje termiczne budynków na potrzeby branży budowlanej.
Słowa kluczowe
Izolacja termiczna, żele na bazie krzemionki, aerożel, łaziki do eksploracji planetarnych, materiały nanostrukturalne
