Когда кто-то хочет отметить очень низкий вес объекта, он обычно называет его воздушным. Но на самом деле воздух обладает определенным весом, и его кубический метр в обычных условиях ориентировочно равен одному килограмму. Но существует ли в мире твердое вещество, которое было бы по своему удельному весу легче воздуха? Первым такой материал в прошлом веке придумал американский конструктор Стивен Кистлер, назвав свое изобретение аэрогелем.

С точки зрения химии обычный гель представляет из себя трехмерную структуру макромолекул, своеобразный каркас с заполненными жидкостью пустотами. Благодаря этому «каркасу» гель не расплывается сразу по поверхности подобно воде, а сохраняет достаточно устойчивую форму. При этом благодаря жидкости, которая занимает основную часть его объема, удельный вес геля в тысячи раз выше воздуха. Если же из геля удалить всю жидкость, то останется только трехмерная структура, которая будет держать форму, но практически ничего не будет весить. Такая обезвоженная каркасная структура и получила название аэрогель.

Его изобретение в 1930 году дало старт своеобразному соперничеству химиков, целью которого стало создание самого легкого вида аэрогеля. На протяжении длительного времени основой для его изготовления служил диоксид кремния. Плотность лучших образцов получаемого материала равнялась сотым долям грамма на кубический сантиметр. Изобретение углеродных нанотрубок дало новый скачок в получении сверхлегких аэрогелей и позволило снизить его плотность на два порядка. Самым легким твердым материалом на текущий момент считается аэрографен, удельная плотность которого равняется 0,16 мг\см3. Если из подобного материала изготовить куб со сторонами метровой величины, то его вес составил бы всего 160 граммов.

Но химиками при создании аэрографена двигало не только чистое любопытство и спортивный интерес. Графен, представляющий из себя двухмерный материал, обладает поистине уникальными свойствами, которые до конца еще не изучены учеными. В то же время аэрогели сами по себе отличаются довольно интересными характеристиками, главной из которых является невероятно большая удельная площадь поверхности вещества со значением в сотни и тысячи метров квадратных на один грамм материала, что обусловлено большой пористостью аэрогеля. Исследователи уже сумели объединить свойства графена и аэрогеля, но группа ученых Ливермоской национальной лаборатории решила пойти в своих работах дальше и использовать для создания аэрогеля достижения 3D-печати.

Для этого исследователям пришлось вначале разработать специальный вид чернил, базирующийся на оксиде графена. В результате ученым удалось разработать технологию изготовления аэрографена с заданной микроструктурой. Теперь новый материал помимо присущих графену свойств может получить и ряд дополнительных физических характеристик. Так, отпечатанный химиками образец оказался очень упругим. Его можно спокойно сжимать в десятки раз без особого вреда для материала, и при этом он остается таким же упругим при последующих нагрузках.

Такой возможности спокойно переносить сжатия и растяжения можно было добиться только с помощью методов объемной печати. Исследователи уже нашли практическое применение вновь открытым свойствам нового аэрографена. Ученые считают, что с его помощью можно создать гибкие аккумуляторные батареи, которые будут пользоваться повышенным спросом у различных производителей носимой электроники.