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Artigo de método

Aerogel de sílica esteticamente aprimorado via incorporação de gravura a laser e corantes

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DOI:

10.3791/61986

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12 de março de 2021

 ,  ,  , 
1Department of Mechanical Engineering, Union College, 2Department of Chemistry, Union College

Neste artigo

Resumo

Este protocolo descreve um método para gravar textos, padrões e imagens na superfície de monólitos de aerogel de sílica em forma nativa e tingida e montar os aerogels em desenhos de mosaicos.

Resumo

Um procedimento para aumentar esteticamente os monólitos de aerogel de sílica por gravura a laser e incorporação de corantes é descrito neste manuscrito. Utilizando um método de extração supercrítica rápida, o monólito de aerogel de sílica grande (10 cm x 11 cm x 1,5 cm) pode ser fabricado em cerca de 10 h. Corantes incorporados na mistura precursora resultam em aerogel amarelo, rosa e laranja. Texto, padrões e imagens podem ser gravados na superfície (ou superfícies) do monólito do aerogel sem danificar a estrutura a granel. O gravador a laser pode ser usado para cortar formas do aerogel e formar mosaicos coloridos.

Introdução

O aerogel de sílica é um material nanoporoso, de alta superfície, material isolante acústico com baixa condutividade térmica que pode ser usado em uma variedade de aplicações desde a coleta de poeira espacial até o material de isolamento de construção1,2. Quando fabricados em forma monolítica, os aerogéis de sílica são translúcidos e podem ser usados para fazer janelas altamente isolantes3,4,5.

Recentemente, demonstramos que é possível alterar a aparência de um aerogel de sílica gravando ou cortando a superfície usando um sistema de gravura a laser6,7 sem causar danos estruturais a granel ao aerogel. Isso pode ser útil para fazer melhorias estéticas, imprimir informações de inventário e usinar monólitos de aerogel em várias formas. Os lasers femtosegundos têm sido mostrados para trabalhar para a "micro-usinagem" bruta dos aerogels8,9,10,11; no entanto, o protocolo atual demonstra a capacidade de alterar a superfície dos aerogels com um simples sistema de gravação a laser. Como resultado, este protocolo é amplamente aplicável às comunidades artísticas e técnicas.

Também é possível incorporar corantes na mistura precursora química do aerogel e, assim, fazer aerogels doados por corante com uma gama de tons. Este método tem sido usado para fabricar sensores químicos12,13, para melhorar a detecção de Cerenkov14, e por razões puramente estéticas. Aqui, demonstramos o uso de corantes e gravuras a laser para preparar aerogels esteticamente agradáveis.

Na seção que se segue, descrevemos procedimentos para fazer grandes monólitos de aerogás de sílica, alterando o procedimento de preparação de monólitos para incorporar corantes, gravura de texto, padrões e imagens na superfície de um monólito de aerogel, e cortando formas de grandes monólitos tingidos a serem montados em mosaicos.

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Protocolo

Óculos de segurança ou óculos devem ser usados ao preparar as soluções precursoras do aerogel, trabalhando com a prensa quente e usando o sistema de gravura a laser. Luvas de laboratório devem ser usadas na limpeza e preparo do molde, preparando a solução de reagente químico, despejando a solução no molde na prensa quente e manuseando o aerogel. Leia as Folhas de Dados de Segurança (SDS) para todos os produtos químicos, incluindo solventes, antes de trabalhar com eles. A ortosilicato de tetramotila (TMOS), metanol e amônia concentrada, e as soluções que contenham esses reagentes, devem ser manuseadas dentro de um capô de fumaça. Os corantes podem ser tóxicos e/ou cancerígenos, por isso é importante empregar equipamentos de proteção individual adequados (ver o SDS). Como observado em nosso protocolo anterior15, um escudo de segurança deve ser instalado em torno da imprensa quente; a prensa quente deve ser devidamente ventilada e as fontes de ignição devem ser removidas. Antes de usar o gravador a laser, certifique-se de que o sistema de escape de vácuo esteja operacional.

1. Obtenha ou forja um monolito aerogel

NOTA: Métodos para fazer um monólito de aerogel de 10 cm x 11 cm x 1,5 cm em um molde de metal contido através de um método de extração supercrítica rápida (RSCE)15,16,17,18 são descritos aqui. Este processo RSCE remove a mistura de solventes dos poros da matriz de sílica sem causar colapso estrutural. Como a mistura precursora preenche o molde, este método envolve a extração supercrítica de um volume significativamente menor de álcool (neste caso, metanol) do que outros métodos de extração supercrítica do álcool de alta temperatura. Os aerogels produzidos usando este método têm densidades de aproximadamente 0,09 g/mL e áreas superficiais de cerca de 500 m2/g. Para gravação, o monólito pode ser de qualquer tamanho grande o suficiente para gravar e preparado através de qualquer método apropriado (ou seja, extração supercrítica de CO2, secagem congelante, secagem ambiente). Para aerogels tingidos, esses outros métodos podem não ser tão adequados porque o corante pode lixiviar durante as etapas de troca de solventes. Se usar um monólito obtido de outra fonte, pule para o passo 2.

  1. Prepare o molde
    NOTA: Todos os preparos da solução devem ser realizados em um capô de fumaça usando luvas e óculos de segurança.
    1. Obtenha um molde de aço de três partes (4140) composto por uma parte superior, média e inferior com dimensões externas de 15,24 cm x 14 cm e uma cavidade de 10 cm x 11 cm no centro (ver Figura 1). A parte superior do molde tem quatorze orifícios de ventilação de 0,08 cm, sete de cada lado. Este conjunto de moldes produzirá um aerogel de 10 cm x 11 cm x 1,5 cm.
      NOTA: Um molde de tamanho diferente pode ser usado; no entanto, os parâmetros precisarão ser ajustados, como descrito em Roth, Anderson e Carroll20.
    2. Use sabão diluído e uma esponja de textura áspera para esfregar e limpar a parte superior, média e inferior do molde. Seque todas as partes do molde usando uma toalha de papel limpa.
    3. Despeje 20 mL de acetona em um béquer de 50 mL ou maior. Mergulhe uma limpeza descartável na acetona e limpe o molde usando um novo lenço de limpeza para cada parte. Repita até que a limpeza pareça limpa após a limpeza.
    4. Levemente lixe todas as superfícies com lixa de 2.000 grãos até que o molde esteja liso ao toque e qualquer resíduo de usos anteriores tenha sido removido. Preste atenção extra no interior do molde do meio onde o aerogel é formado.
    5. Flua ar comprimido através dos orifícios de ventilação na parte superior do molde para limpá-los.
    6. Esprema aproximadamente 2,4 mL de graxa de alto vácuo e aplique manualmente uma camada espessa, uniforme, de 1-2 mm de graxa em toda (26 mm) da superfície superior de conexão superior do molde inferior (ver Figura 1).
    7. Esprema aproximadamente 1,0 mL de graxa de alto vácuo e aplique manualmente uma camada grossa, mesmo de 1-2 mm de graxa na metade externa (13 mm) da superfície de conexão inferior do molde superior (ver Figura 1).
    8. Esprema aproximadamente 0,5 mL de graxa de alto vácuo e aplique manualmente uma fina (menos de 0,5 mm), até camada de graxa nas superfícies internas do molde superior e inferior (aquelas superfícies que entrarão em contato com a solução precursora e o aerogel resultante, ver Figura 1).
    9. Limpe o excesso de graxa com um limpador descartável até que a superfície fique lisa e nenhuma pegajoga da graxa seja sentida.
    10. Esprema aproximadamente 0,5 mL de graxa de vácuo alto e aplique manualmente uma fina (menos de 0,5 mm), até camada de graxa na superfície interna do molde médio (ver Figura 1). Não limpe o excesso de graxa.
    11. Coloque a parte do molde do meio em cima da parte inferior do molde. Use um martelo de borracha coberto com lenços descartáveis de limpeza (para proteger a superfície do molde) e bata suavemente a parte do meio na parte inferior até que todos os lados estejam uniformemente selados.
    12. Utilizando dois pedaços de aço inoxidável de 0,0005" (0,0127 mm) de espessura de 16 cm x 15 cm de folha de grafite flexível, faça uma junta inferior composta pelo grafite entre duas camadas de papel alumínio de aço inoxidável. Faça uma junta semelhante para o topo do molde.
    13. Coloque a junta inferior na placa de prensa mais baixa e, em seguida, coloque as peças de molde médio e inferior montadas em cima da junta (ver Figura 2). Certifique-se de que o conjunto de moldes seja colocado no centro da placa de prensa quente e use a prensa quente para aplicar uma força de 90 kN no molde por aproximadamente 5 minutos para selar as duas peças.
    14. Remova o molde da prensa quente. Use uma limpeza descartável para remover o excesso de graxa que pode ter espremido entre as peças média e inferior. Certifique-se de que nenhum detrito está na superfície interna do molde.
  2. Prepare a mistura precursora do aerogel
    NOTA: Esta receita é para um aerogel de sílica à base de TMOS que pode ser feito no molde descrito acima na seção 1.1. Qualquer receita adequada de aerogel de sílica pode ser usada desde que a gelação da receita precursora leve mais de 15 minutos, mas menos de 120 min à temperatura ambiente (veja, por exemplo, Estok et al.19 para uma receita de RSCE à base de tetraetila). Aerogels podem ser preparados em forma nativa (etapa 1.2.1) ou tingida (etapa 1.2.2). Todo o trabalho de preparação da solução é realizado em um capô de fumaça usando luvas e óculos de segurança.
    1. Aerogels nativos
      1. Junte os seguintes reagentes: TMOS, metanol, água deionizada e amônia de 1,5 M.
      2. Use um equilíbrio analítico para medir 34,28 g de TMOS em um béquer limpo de 250 mL. Despeje o TMOS medido em um béquer limpo de 600 mL e cubra com filme de parafina.
      3. Use um equilíbrio analítico para medir 85,76 g de metanol em outro béquer de 250 mL. Despeje o metanol medido no béquer de 600 mL contendo TMOS e cubra com filme de parafina.
      4. Meça 14,14 g de água deionizada em um béquer de 50 mL usando um equilíbrio analítico. Use uma micropipette para adicionar 1,05 mL de amônia de 1,5 M à água no béquer. Mexa delicadamente.
      5. Despeje a mistura de água e amônia no béquer de 600 mL com os reagentes restantes e cubra com filme de parafina. Coloque o béquer em um sonicator e sonicate por 5 minutos.
    2. Aerogels dopados por corante
      NOTA: Se for utilizado um procedimento diferente que envolva trocas de solventes, uma quantidade considerável de corante será lavada durante as trocas; consequentemente, as cores dos aerogésos resultantes não serão tão vibrantes quanto as apresentadas aqui.
      1. Junte os seguintes reagentes: ortossilicato de tetrametila (TMOS), metanol, água deionizada, amônia de 1,5 M e um corante adequado.
      2. Use um equilíbrio analítico para medir 34,28 g de TMOS em um béquer limpo de 250 mL. Despeje o TMOS medido em um béquer limpo de 600 mL e cubra com filme de parafina.
      3. Use um equilíbrio analítico para medir 42,88 g de metanol em um béquer de 250 mL. Despeje o metanol medido no béquer de 600 mL contendo TMOS e cubra com filme de parafina. Use um equilíbrio analítico para medir outros 42,88 g de metanol no béquer de 250 mL.
      4. Use um equilíbrio analítico para medir 0,050 g de fluoresceína (para fazer um aerogel amarelo)ou 0,042 g de rhodamina B (para fazer um aerogel cor-de-rosa) ou 0,067 g de Rhodamine 6 G (para fazer um aerogel tingido de laranja) em um béquer de 10 mL. Adicione o corante ao béquer de 250 mL contendo o metanol e misture suavemente até dissolver.
        NOTA: Estas instruções são para aerogels usados no design do mosaico de exemplo; a concentração de corante pode ser alterada para alterar a profundidade de cor no aerogel resultante (ver Tabela 1).
      5. Despeje a solução de corante no béquer de 600 mL contendo TMOS e cubra com filme de parafina.
      6. Meça 14,14 g de água deionizada em um béquer de 50 mL usando um equilíbrio analítico. Use uma micropipette para adicionar 1,05 mL de amônia de 1,5 M à água no béquer.
      7. Despeje a mistura de água e amônia no béquer de 600 mL com os reagentes restantes e cubra com filme de parafina. Coloque o béquer em um sonicator e sonicate por 5 minutos.
  3. Realizar extração supercrítica rápida
    NOTA: Este procedimento utiliza uma prensa quente programável de 30 toneladas equipada com um escudo de segurança. Luvas e óculos de segurança devem ser usados.
    1. Programe o programa de extração de imprensa quente com os parâmetros mostrados na Tabela 2. Os parâmetros são definidos para preparar um aerogel de 10 cm x 11 cm x 1,5 cm no molde descrito na etapa 1.1.1. Se um molde de tamanho diferente for usado, os parâmetros precisarão ser ajustados, como descrito em Roth, Anderson e Carroll20.
    2. Coloque o conjunto do molde médio/inferior de volta em cima da junta inferior na prensa quente. Certifique-se de que o molde seja colocado no centro da placa de prensa quente (ver Figura 2).
    3. Despeje a solução precursora do aerogel (nativa ou contendo corantes) no molde até que a solução esteja ~2 mm do topo. Isso garantirá que o molde esteja completamente preenchido com a solução precursora quando a parte superior do molde for adicionada. Haverá aproximadamente 10 mL de mistura restante no béquer, que pode ser descartado ou permitido gel a temperatura ambiente.
    4. Coloque cuidadosamente a parte superior do molde em posição no conjunto do molde médio/inferior. O excesso de solução pode sair dos orifícios de ventilação na parte superior do molde, pois é colocado no molde médio. Limpe a solução com um lenço de limpeza descartável.
    5. Coloque lenços de limpeza descartáveis em cima do molde para proteger a superfície do molde. Use um martelo de borracha para tocar levemente o molde superior até que esteja uniformemente selado em cada lado.
    6. Coloque a junta superior em cima do molde montado; fechar o escudo de segurança e iniciar o programa de imprensa quente. A mistura precursora é mistura enquanto o sistema aquece. Todo o processo levará 10,25 h para ser concluído para este tamanho aerogel.
  4. Remova o monólito aerogel do molde
    NOTA: As luvas devem ser usadas ao manusear o monolito aerogel.
    1. Quando o processo de extração estiver concluído, abra o escudo de segurança, remova o molde e coloque-o em uma superfície de trabalho limpa.
    2. Insira uma chave de fenda de cabeça plana na cavidade entre o molde superior e médio (ver Figura 1). Coloque uma mão enluvada na parte de trás do molde e empurre para baixo sobre a chave de fenda para separar as partes superior e do molde médio.
    3. Uma vez que o selo esteja quebrado, repita o passo 1.4.2, contornando as bordas do molde enquanto empurra a chave de fenda para baixo para liberar a parte superior do molde. Coloque a mão enluvada sempre que necessário para segurar o molde enquanto a abre.
    4. Quando todos os lados do molde superior estiverem livres do molde do meio, remova o molde superior. Coloque o molde superior para o lado.
    5. Obter um recipiente tampado grande o suficiente para segurar o aerogel; remova a tampa e coloque a parte inferior do recipiente de cabeça para baixo na parte superior do molde médio com o recipiente e a cavidade do molde alinhados. Vire o molde de cabeça para baixo; o aerogel deve cair suavemente no recipiente.
    6. Coloque a tampa de volta no recipiente para proteger o aerogel. O aerogel pode ser armazenado indefinidamente antes de realizar qualquer gravação ou corte.

2. Prepare o arquivo de impressão do gravador a laser

NOTA: É possível imprimir textos, padrões e imagens no aerogel. Qualquer programa de desenho adequado pode ser usado. As imagens são interpretadas em escala de cinza. O gravador a laser abltoará a superfície do aerogel em locais onde há texto ou um padrão e varia a densidade de pulso de laser para alcançar valores de escala cinza. A gravação ocorre em locais onde a imagem impressa não é branca. A gravação não ocorre quando a imagem é branca. Instruções separadas estão incluídas para arquivos de texto, padrão ou imagem. Todos os três podem ser combinados em um arquivo se desejar6.

  1. Arquivos de texto
    1. Abra o aplicativo de saque e inicie um novo documento. Adicione o texto desejado de qualquer tamanho, largura de linha e estilo diretamente ao documento.
    2. Salve o arquivo.
  2. Arquivos de padrão
    1. Abra o aplicativo de saque e inicie um novo documento.
    2. Adicione linhas e formas diretamente ao documento usando a largura de linha desejada.
    3. Para projetar um padrão de mosaico que será cortado (em vez de gravado em) o monólito aerogel, use formas e linhas na caixa de ferramentas e defina todas as larguras da linha para a linha de cabelo. Veja a Figura 3 como um exemplo de um padrão de mosaico.
    4. Salve o arquivo.
  3. Arquivos de imagem
    1. Selecione uma imagem e use qualquer programa de processamento de imagem para editar.
    2. Use o software de processamento de imagens para remover seções não brancas que não devem ser impressas da imagem. Veja a Figura 4 como um exemplo disso.
      NOTA: A gravação ocorre em qualquer local não branco.
    3. Converta a imagem em escala de cinza para uma indicação visual de como será a imagem gravada e ajuste o contraste entre as tonalidades da imagem até que se satisfaça de que existe contraste suficiente para mostrar as características desejadas (ver Figura 4).
      NOTA: O nível de contraste necessário dependerá da quantidade de detalhes na imagem que o usuário deseja gravar no aerogel. O programa de desenho deve fornecer orientação, mas o usuário pode precisar experimentar diferentes níveis de contraste para alcançar o resultado desejado.
    4. Abra o aplicativo de saque e inicie um novo documento. Faça upload de uma imagem para programa de desenho.
    5. Salve o arquivo.

3. Procedimento de gravação

NOTA: As seguintes instruções são para um gravador/cortador a laser de 50 W CO2, mas podem ser modificadas para uso com outros sistemas. Este sistema ajusta as propriedades de velocidade e energia em uma base percentual de 0% a 100%. Propriedades relevantes do gravador a laser estão incluídas na Tabela 3. Um sistema de escape de vácuo deve ser usado para ventilar o gravador a laser. Use luvas ao manusear o monolito aerogel.

  1. Ligue o gravador a laser, o sistema de escape a vácuo e o computador conectado.
  2. Meça o tamanho da superfície do monólito aerogel que será gravada (no exemplo acima, o tamanho é de 10 cm x 11 cm).
  3. Inicie o programa de desenho e abra o arquivo anteriormente salvo (da etapa 2.1, 2.2 ou 2.3). Defina o tamanho da dimensão/peça do documento correspondendo ao tamanho do monólito de aerogel medido.
  4. Abra a tampa do gravador de laser. Usando uma mão enluvada, coloque o aerogel (nativo ou tingido) na plataforma de gravador a laser, como mostrado na Figura 5. Alinhe o aerogel no canto superior esquerdo para que o aerogel toque nas réguas superiores e esquerdas.
  5. Pegue o medidor de foco manual do ímã em forma de V ligado ao laser e vire-o de cabeça para baixo. Pressione o foco no gravador a laser.
    NOTA: Devido à transparência do monólito aerogel de sílica, é necessário definir manualmente os parâmetros de foco para gravação. Não use Auto Focus.
  6. Coloque um limpador descartável em cima do monólito do aerogel para protegê-lo. Usando a seta para cima no painel de controle do gravador a laser, mova a plataforma do gravador a laser até que a parte inferior do medidor de foco manual apenas toque no aerogel.
  7. Retire o lenço de limpeza descartável e devolva o medidor à sua posição original. Feche a tampa do gravador a laser.
  8. No programa de desenho, clique em Arquivo e, em seguida, Imprimir. Escolha o programa de desenho como local de impressão e abra a janela Propriedades.
  9. Ajuste as propriedades selecionando o modo Raster: um DPI de 600, uma velocidade de 100% (208 cm/s) e um Poder de 55% (27,5 W). Confirme se o tamanho da peça corresponde ao tamanho do monólito aerogel medido. Clique em Aplicar e, em seguida, imprimir.
  10. No painel frontal do gravador a laser, clique em Trabalho e selecione o nome do arquivo correspondente. Clique em Ir.
  11. Quando o gravador a laser terminar, clique em Focus e use a seta para baixo no painel de controle frontal a laser para baixar a base. Usando uma mão enluvada, remova suavemente o aerogel da plataforma do gravador a laser e coloque-o de volta no recipiente.
  12. Limpe o trabalho do gravador a laser clicando no botão Lixo. Desligue o gravador a laser e o vácuo.

4. Procedimento de corte

  1. Ligue o gravador a laser, o sistema de escape a vácuo e o computador conectado.
  2. Meça o tamanho da superfície do monólito aerogel que será cortada (no exemplo acima, o tamanho é de 10 cm x 11 cm).
  3. Para corte geral, abra o programa de desenho e inicie um novo documento. Digite as dimensões do tamanho do documento/peça para se correlacionar com o tamanho do monólito de aerogel medido.
  4. Use as ferramentas no programa de desenho para criar a forma ou linha que será cortada usando uma largura de linha "linha de cabelo". Localize a forma/linha para corresponder ao local de corte desejado no aerogel.
  5. Para padrões de mosaico, importe o arquivo anteriormente salvo (da etapa 2.2) e ajuste o tamanho para corresponder ao do monólito aerogel.
  6. Obtenha uma folha de 0,0005" (0,0127 mm) de espessura de papel alumínio inoxidável grande o suficiente para cobrir a base do monólito aerogel. Usando uma limpeza, limpe o aço inoxidável com acetona.
  7. Abra a tampa do gravador a laser, coloque a folha de aço inoxidável na plataforma do gravador a laser para evitar que o resíduo na plataforma descolora o aerogel durante o corte e coloque o monólito do aerogel em cima da folha. Alinhe o aerogel e a folha de aço inoxidável no canto superior esquerdo com o aerogel tocando as réguas superiores e esquerdas.
  8. Siga as etapas 3.5-3.8 do procedimento de gravação acima.
  9. Ajuste as propriedades de impressão. Selecione o modo Vetor: um DPI de 600, uma velocidade de 3% (0,27 cm/s), potência de 90% (45 W) e frequência de 1.000 Hz. Certifique-se de que o tamanho da peça corresponde ao tamanho do aerogel medido. A profundidade do corte vai variar de acordo com a velocidade do laser. Ver Tabela 4 e Figura 6.
  10. Siga as etapas 3.10-3.12 do procedimento de gravação.
  11. Pequenos pedaços de aerogel ablado serão deixados na face do monólito que estava em contato com o laser, como mostrado na Figura 7. Para remover as partículas, use uma escova de espuma e limpe delicadamente as peças.

5. Fabricação de mosaicos de aerogel

  1. Para produzir um mosaico tricolor, prepare três monólitos diferentes da mesma espessura, mas com corantes diferentes. (Também é possível produzir mosaicos com três tonalidades diferentes, utilizando monólitos diferentes da mesma espessura, mas com concentrações variadas do mesmo corante, ou incluir aerogel nativo com aerogel tingido em padrões de mosaico.)
  2. Use o procedimento de corte na seção 4 com o desenho do mosaico da seção 2.2 para cortar os padrões do mosaico em três aerogels coloridos diferentes da mesma espessura.
  3. Coloque os aerogel coloridos cortados em uma superfície plana e limpa.
  4. Desmonte suavemente cada aerogel de cor única e separe os componentes do design do corte usando pinças ou uma faca afiada para facilitar a separação e evitar a quebra.
  5. Escove suavemente os lados de cada forma com uma escova de espuma para remover o excesso de partículas brancas deixadas pelo procedimento de corte a laser.
  6. Intercambie as mesmas formas com cores diferentes para produzir mosaicos multicoloridos(Figura 8) e monte as formas cortadas comprimindo-as juntas para formar um azulejo completo semelhante a um mosaico, que pode ser colocado dentro de uma moldura de vidro.

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Resultados

Este protocolo pode ser empregado para preparar uma grande variedade de monólitos de aerogel esteticamente agradáveis para aplicações, incluindo, mas não se limitando a, arte e design de edifício sustentável. A inclusão na mistura precursora das pequenas quantidades de corante aqui empregadas só é observada para impactar a cor do monólito aerogel resultante; mudanças em outras propriedades ópticas ou estruturais não são observadas.

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Discussão

Este protocolo demonstra como a gravura a laser e a inclusão de corantes podem ser empregadas para preparar materiais aerogel esteticamente agradáveis.

Fazer monólitos de aerogel grandes (10 cm x 11 cm x 1,5 cm) requer uma preparação adequada do molde através da lixamento, limpeza e aplicação de graxa para evitar que o aerogel grude no molde e as principais rachaduras se formam. As partes do molde em contato direto com a solução precursora/em breve a ser formada aerogel são as mais críticas. R...

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Divulgações

Os autores não têm nada a revelar.

Agradecimentos

Os autores gostariam de reconhecer o Union College Faculty Research Fund, o programa Student Research Grant e o programa de pesquisa de graduação de verão para apoio financeiro do projeto. Os autores também gostariam de reconhecer Joana Santos pelo design do molde de três peças, Chris Avanessian para a sem imagem, Ronald Tocci por gravar na superfície curva do aerogel, e Dr. Ioannis Michaloudis pela inspiração e trabalho inicial no projeto de gravação, bem como por fornecer a imagem kouros e aerogel cilíndrico.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Lixa de grão 2000Vários
Gravadores a Laser 50WEpilog LaserQualquer cortador a laser é adequado
AcetonaFisher Scientific www.fishersci.comA18-20Certificado ACS Reagent Grade 
Hidróxido de Amônio (amônia aquosa)Fisher Scientific www.fishersci.comA669S212Certificado ACS Plus, cerca de 14.8N, 28.0-20.0 w/w%
BeakersComprado da Fisher ScientificQualquer copo de vidro é adequado.
Água deionizadaNa torneira da casa
Balança digitalOHaus Explorer ProQualquer balança digital é adequada.
Toalhetes de limpeza descartáveisFisher Scientific www.fishersci.com06-666KimWipe
Software de desenhoCorelDraw Graphics SuiteCorelDraw
Folha de grafite flexívelPhelps Industrial Products7500.062.31/16 "de espessura
FluoresceínaSigma Aldrich www.sigmaaldrich.comF2456Conteúdo de corante ~ 95%
Pincel de espuma Vários 1-2 cm de
tamanho de graxa de alto vácuoDow Corning
quente hidráulicaTetraedro www.tetrahedronassociates.comMTP-14Qualquer prensa quente com controle de temperatura e força funcionará. Precisa de temperatura máxima de ~550 F e força máxima de 24 toneladas.
Gravador a LaserEpílogo LaserHelix - 2450 W
Metanol (MeOH)Fisher Scientific www.fishersci.comA412-20Certified ACS Reagent Grade, ≥ 99,8%
Moldefabricado em casaFabricar a partir de aço laminado a frio ou aço inoxidável.
Filme de ParafinaFisher Scientific www.fishersci.comS37441Parafilm M Filme de Laboratório
Rodamina-6G
Rodamina-6g
FlouresceínaRodamina-6g		Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com20,132-4Conteúdo de corante ~95%
Rodamina-B
Rodamina-6g
FlouresceínaRodamina-6g		Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.comR-953Conteúdo de corante ~80%
Sabão para limpar o moldeVárias
folhas de aço inoxidávelVarious.0005" de espessura, Tetrametilortosilicato de aço inoxidável 304
Sistema de exaustão a vácuoPurex800iQualquer sistema de exaustão é adequado.
Micropipetador variável, 100-1000 µ LFabricado pela Eppendorf, comprado da Fisher Scientific www.fishersci.comS304665Qualquer 100-1000 µ L pipetador é adequado.
prensa (TMOS)Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com 218472-500G 98% de pureza, CAS 681-84-5 Limpador ultrassônico FisherScientific FS6 153356 Qualquer sonicador é adequado.

Referências

  1. Aerogels Handbook. Aegerter, M. A., Leventis, N., Koebel, M. M. , Springer. New York. (2011).
  2. Pierre, A. C., Pajonk, G. M. Chemistry of aerogels and their applications. Chemical Reviews. 102 (11), 4243-4266 (2002).
  3. Zinzi, M., et al. Optical and visual experimental characterization of a glazing system with monolithic silica aerogel. Solar Energy. 183, 30-39 (2019).
  4. Bhuiya, M. M. H., et al. Preparation of monolithic silica aerogel for fenestration applications: scaling up, reducing cycle time, and improving performance. Industrial & Engineering Chemistry Research. 55 (25), 6971-6981 (2016).
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