5 Fakta Unik Aerogel, Benda Padat Paling Ringan di Dunia

Dr. Samuel Stephens Kistler tidak memiliki rencana penelitian apapun untuk menciptakan aerogel. Ia menemukan materi tersebut karena bertaruh dengan temannya, Charles Learned pada tahun 1931. Mereka bertaruh siapa di antara mereka yang dapat menggantikan bahan cair yang ada di dalam jelly dengan gas, tanpa merusak struktur padatnya, sehingga jelly tidak menyusut.

Kistler adalah yang pertama berhasil melakukan hal tersebut dengan menggunakan silica gel. Ia berhasil mengeluarkan komponen cair dari gel dengan menggunakan metode yang disebut supercritical drying. Komponen cair dipanaskan hingga mencapai titik superkritis, yaitu cairan berada pada suhu dan tekanan kritis termodinamikanya, di mana tidak ada batas antara bentuk cair dan gas. Setelah menemukan aerogel, ia melanjutkan penelitiannya dan mengembangkan produk aerogel. 

Ketika pertama kali ditemukan, aerogel terbuat dari bahan silika. Keberhasilan pembuatan aerogel dari silica gel membawa para peneliti untuk mencoba membuat aerogel dari bahan lain. Hal ini bertujuan untuk melihat kemungkinan penggunaan aerogel dalam banyak aspek dan bidang. Percobaan-percobaan yang dilakukan para ahli akhirnya mengembangkan produksi aerogel dari bahan-bahan lain selain silika.

AZO materials melansir bahwa aerogel dapat dibuat dari bahan lain seperti karbon, besi oksida, polimer organik, struktur nano semikonduktor lainnya, bahkan emas dan tembaga. Pembuatan aerogel kemudian disesuaikan dengan kebutuhan aerogel itu sendiri.

Aerogel yang dibuat dari aluminium oksida disebut alumina aerogel, dan aerogel yang terbuat dari bahan organik agar disebut SEAgel. Jenis aerogel lainnya adalah Chalcogel atau metal chalcogenide aerogels, yaitu aerogel yang terbuat dari bahan chalcogen seperti sulfur atau selenium yang digabung dengan metal, seperti platinum.

Aerogel merupakan isolator termal yang sangat baik. Struktur aerogel membuatnya mampu untuk mengabaikan atau hampir meniadakan tiga metode perpindahan panas yaitu konveksi, konduksi dan radiasi. Walau udara merupakan komponen utama pada aerogel, tapi udara tersebut tidak dapat bersirkulasi di dalam kisi atau struktur dari kerangka aerogel.

Kemampuan aerogel sebagai isolator termal juga dipengaruhi oleh bahan dari aerogel itu sendiri. Aerogel yang terbuat dari silika, akan menjadi isolator termal yang jauh lebih baik dibandingkan aerogel yang terbuat dari logam. Silika merupakan penghantar panas yang buruk. Aerogel silika terdiri dari 3 persen komponen padat silika dan 97 persen lagi udara, yang memiliki sedikit ruang gerak. Gabungan dari kedua bahan yang sifatnya menghambat perpindahan panas tersebut, menjadikan aerogel silika isolator termal yang sangat efektif. 

Walau aerogel silika dapat menahan beban hingga 2.000 kali beratnya, hal ini berlaku hanya jika beban atau gaya yang diberikan seragam dan diletakkan dengan lembut. Selain itu, aerogel merupakan materi yang sangat ringan, sehingga beban yang beratnya 2.000 kali berat aerogel, tidaklah begitu besar. Dapat dikatakan aerogel pertama yang terbuat dari silika sangatlah rapuh dan kaku.

NASA bersama dengan partner mereka melakukan inovasi terhadap pembuatan aerogel. Mereka berhasil memperkuat aerogel silika dengan polimer, di mana permukaan aerogel tersebut akan berubah ketika bereaksi dengan polimer. Aerogel silika yang diperkuat dengan polimer, dua kali lebih kuat dari aerogel silika biasa, walau memiliki kepadatan yang sama.

Selain diperkuat, aerogel juga dapat dibuat menjadi fleksibel dengan membuat aerogel komposit. Gabungan antara aerogel silika dengan materi polimer lain, dalam hal ini polypropylene (PP), menjadikan aerogel silika yang tahan panas dan elastis. Aerogel yang lebih kuat dan elastis memperbesar kemungkinan penggunaannya dalam banyak aspek.

Berkembangnya teknologi dan penelitian yang dilakukan terhadap aerogel, memungkinkan aerogel digunakan dalam proyek luar angkasa. NASA telah menggunakan aerogel tertentu pada pesawat luar angkasa Stardust, untuk menangkap debu luar angkasa dan komet. Debu-debu tersebut umumnya akan menguap saat bertumbukan dengan padatan, dan akan melewati benda gas, tetapi debu tersebut terperangkap dalam aerogel. Debu yang terjebak di dalam aerogel akan diambil dan dikirim ke bumi untuk diteliti.

Tidak hanya itu, aerogel yang sangat ringan dan isolator termal juga menguntungkan karena mudah dibawa dan digunakan di luar angkasa. Aerogel yang telah dikembangkan juga digunakan sebagai isolator panas pada Mars Exploration Rover, dan baju luar angkasa. Rover menggunakan aerogel sebagai isolator untuk menjaga suhunya. Suhu planet Mars yang cukup ekstrim mengharuskan rover memiliki pemanas sekaligus isolator yang melindungi mesinnya agar tidak dingin dan rusak ketika menjelajahi Mars. 

Rasa ingin tahu, perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi merupakan hal yang saling berhubungan. Keduanya memberi terobosan baru dalam menemukan hal yang dapat bermanfaat dan mempermudah kehidupan manusia.