Aerogel är ett avancerat material som har 15 poster i Guinness Book of Records för egenskaper som fast material med lägsta densitet och bästa isolator. Det är ett kiselbaserat ämne som består av ett löst dendritiskt nätverk av atomen kisel. Aerogel tillverkas genom att försiktigt avlägsna vätskan, vanligtvis etanol, från en kiseldioxidalkogel och ersätta den med ingenting annat än luft, vilket utgör 99.8 % av slutprodukten. Vissa aerogeler har en densitet så låg som 001 gram per kubikcentimeter (0005 ounces per kubiktum).
Den taktila känslan av aerogel är som för hårdplastskum. Dess fysiska utseende är halvgenomskinligt likt stelnat dimma, vilket ger den smeknamnet ”frusen rök”. Aerogel splittras lätt, vilket gör den olämplig som fristående isolator för fönster, men den kan bära upp till 2000 gånger sin egen vikt. Det är mycket dyrt på grund av de kemikalier och processer som ligger bakom dess tillverkning, och kostar så mycket som $300 per kubiktum (2.54 kubikcentimeter), även om priserna faller. Det finns olika varianter av aerogel, med lite olika färger och styrkor, baserat på variationer i tillverkningsprocessen.
Aerogel skapades av Steven Kistler 1931, men dess tillämpningar realiserades inte riktigt förrän på sextio- och sjuttiotalet. 1980-talet såg en återupplivning inom aerogelområdet, med förstklassiga institutioner som NASA och Berkeley Labs som arbetade med forskning inom området. De har betraktats som en ersättning för polyuretanskum i kylskåp och som en isolator för fönster. Aerogel har använts i NASAs rymduppdrag för att fånga mikrometeoritpartiklar för studier utan att skada deras struktur.
Aerogel framställs genom att släppa ut allt vatten från en kolloidal kiselgel utan att störa dess övergripande struktur. När geler dör ut under normala temperaturer och tryck, gör ytspänningen i de små porerna i gelén att strukturen drar ihop sig och minskar sig själv till ungefär 10 gånger sin ursprungliga volym. Vid tillverkning av aerogel placeras en gel i ett kärl med hög värme (280°C eller 536°F) och tryck (1800 pund per kvadrattum eller 1241 Newton per kvadratcentimeter). Detta gör att vätskan i gelén går in i ett superkritiskt tillstånd, vilket tillåter en fasövergång från vätska till gas utan åtföljande krympning som gör att en fin gelstruktur kollapsar. Denna process är känd som superkritisk torkning. Till en början tog processen dagar att skapa aerogeler, men förbättringar har komprimerat torktiden till några timmar. Processen är fortfarande energikrävande, vilket leder till de höga kostnaderna för aerogeler.
Aerogels kvalificerar verkligen som ett ”rymdåldermaterial”, ett avancerat arrangemang av materia utan någon analog i naturen. Den kan en dag användas i en rad applikationer från isolering för bostäder till nya former av konstverk. Många unga forskare är fokuserade på sakerna, blandar aerogel med tillsatser som kol för att öka dess isolerande egenskaper, eller arbetar för att minimera porstorleken för att göra aerogel så transparent som möjligt. Det finns många riktningar för framtida forskning och många potentiella tillämpningar om denna forskning bär frukt.