5 Fakta Plastik Aerogel, Tahan Panas hingga 1.300 Celcius?

Sampah plastik bersifat beracun dan tidak dapat terurai secara alami. Sampah tersebut sering berakhir mengapung di lautan dan di tempat pembuangan sampah. Tentu, hal ini memengaruhi kehidupan laut dan menyebabkan masalah pencemaran air tanah dan kelangkaan lahan. Secara global, konsumsi botol plastik tahunan terus meningkat.

Dilansir National University of Singapore, para peneliti mengembangkan metode yang sederhana dan ramah lingkungan yang dapat mengubah satu botol plastik bekas menjadi lembaran aerogel PET berukuran A4.

Aerogel PET yang diproduksi menggunakan limbah botol plastik cenderung lebih lembut, fleksibel, tahan lama, sangat ringan, dan mudah ditangani. Aerogel ini juga menunjukkan isolasi termal yang unggul dan kapasitas penyerapan yang kuat. Sifat-sifat aerogel yang seperti ini menjadikannya menarik untuk berbagai aplikasi, seperti isolasi panas dan suara di bangunan, pembersihan tumpahan minyak, dan juga lapisan ringan untuk jaket petugas pemadam kebakaran, bahkan masker penyerap karbon dioksida.

Nama aerogel berasal dari gabungan kata Yunani 'aero' yang berarti udara dan 'gel', karena aerogel berasal dari gel. Biasanya gel terdiri dari sekitar 99% cairan, sedangkan 1% sisanya adalah jaringan padat yang membentang di seluruh cairan dan memungkinkan gel untuk mempertahankan bentuknya.

Dengan kepadatan hanya tiga kali lipat dari udara, aerogel adalah apa yang tersisa setelah mengganti isi cairan gel dengan gas, tanpa menyusutkannya. Tekstur aerogel sendiri mirip dengan spons kering yang halus, tetapi terasa jauh lebih ringan. Bahkan aerogel dinobatkan sebagai padatan paling ringan di dunia.

Aerogel memiliki konduktivitas termal yang sangat rendah, ringan, dan tahan terhadap suhu tinggi. Aerogel sangat diperlukan dalam aplikasi konstruksi, otomotif, dan penyimpanan energi.

Hal ini karena struktur nanopori dan komposisi material yang memberikan aerogel sifat-sifat luar biasa. Nanopori aerogel membatasi difusi bebas molekul udara, sehingga perpindahan panas konvektif dicegah. Karena ukuran pori lebih kecil daripada jangkauan bebas rata-rata molekul udara, gerakan molekul sangat lambat dibatasi, mengurangi konduktivitas termal fase gas.

Aerogel bersifat berpori, dan pori-pori pada skala nano menyerap cahaya inframerah sehingga mengurangi perpindahan panas radiasi. Aerogel juga diberi perlakuan dengan bahan-bahan yang disebut zat pelindung untuk membuatnya jauh lebih baik lagi, bahan-bahan inilah yang menghalangi panas pada panjang gelombang tertentu.

Matriks pada aerogel terdiri dari material silika dan polimer, yang secara inheren memiliki konduktivitas termal rendah. Jalur konduksi panas yang panjang dan berliku melalui fase padat meningkatkan resistensi termal. Aerogel yang terbuat dari silika dan polimida memiliki stabilitas termal yang tinggi bahkan pada suhu tinggi. Aerogel silika dapat menahan suhu lebih dari 1000°C, bahkan aerogel zirkonia mampu menahan suhu sampai 1300°C.

Secara umum, diketahui bahwa aerogel ditemukan pada tahun 1931. Hal ini dikarenakan adanya makalah pertama tentang aerogel yang diterbitkan oleh Samuel Stephens Kistler pada tahun 1931 di jurnal Nature, Vol. 127, halaman 741, dengan judul "Aerogel dan Jeli yang Mengembang Secara Konheren". Dengan demikian, tahun 1931 dianggap sebagai tahun kelahiran aerogel. Namun, kapan dan di mana potongan aerogel dibuat oleh Dr. Kistler masih belum ada jawaban yang pasti.

Terdapat pula anggapan luas mengenai asal mula aerogel yang bermula dari taruhan antara Kistler dan Charles Learnes, untuk melihat siapa yang dapat mengganti cairan dalam gel dengan gas tanpa mengubah struktur padatnya.

Sudah menjadi fakta umum, bahwa jika cairan dalam gel dipisahkan dari padatan melalui penguapan langsung, gaya kapiler yang kuat pasti akan menyebabkan penyusutan dan keruntuhan struktur padatan. Setelah melakukan eksplorasi terus-menerus, Kistler akhirnya memecahkan masalah dengan menggunakan teknologi pengeringan superkritis alkohol. Dengan cara inilah, aerogel pertama di dunia lahir, yaitu aerogel silika.

Aerogel dimanfaatkan dalam dunia penerbangan. Dilansir dari NASA, tim Glenn tengah mengerjakan proyek NASA yang disebut Hypersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator (HIAD). HIAD merupakan kendaraan yang masuk kembali ke atmosfer yang dapat mengembang, dilipat, dan disimpan di dalam kendaraan peluncur.

Sebelum memasuki atmosfer, HIAD dikembangkan dan menjadi kaku. Ini membantu pesawat ruang angkasa melambat, turun dengan aman, dan mendarat di Bumi, Mars, atau planet lain yang memiliki atmosfer. HIAD memungkinkan massa yang lebih besar dibawa melalui atmosfer dengan lebih lambat dan aman, serta mengurangi panas yang diterima kendaraan. HIAD ditutupi oleh Sistem Perlindungan Termal Fleksibel yang menggunakan aerogel sebagai isolator untuk melindungi muatan.

Sistem Perlindungan Termal Fleksibel menggunakan selimut isolasi aerogel dasar, yang dibuat oleh Aspen Aerogels. Peluncuran uji coba selanjutnya mencakup aerogel berbasis polimer film tipis baru sebagai peningkatan dibandingkan dengan isolasi dasar.

Tidak hanya itu, para insinyur NASA juga menggunakan salah satu material padat teringan di dunia untuk membangun antena yang dapat ditanamkan ke dalam badan pesawat, menciptakan solusi komunikasi yang lebih aerodinamis dan andal untuk drone dan pilihan transportasi udara masa depan lainnya.

Dikembangkan oleh NASA, antena aerogel ultra-ringan ini dirancang untuk memungkinkan komunikasi satelit di tempat-tempat dengan keterbatasan daya dan ruang. Aerogel ini terbuat dari plastik fleksibel berkinerja tinggi yang dikenal sebagai polimer. Desainnya memiliki kandungan udara yang tinggi (95%) dan menawarkan kombinasi bobot ringan dan kekuatan. Plastik ini dikenal karena sangat ringan dan kuat, bahkan plastik aerogel telah dimanfaatkan oleh NASA dalam urusan penerbangan.