Maken van een isolerend Aërogel

ORIENTEREN

Hoe maak ik de beste aërogel als isolatiemiddel? Kunnen we een aërogel gebruiken als isolatiemiddel?

VOORBEREIDEN

Materialen

• Rauwe eieren (eiwit)
• Kokend water
• Azijn
• Fijn kristalsuiker
• Mixer
• Oven
• Ovenplaat
• 2 of meer bekerglazen
• 2 elektrische thermometers

Opstelling

UITVOEREN

 

Maken van aërogel

1. Doe de eiwitten in een kom en voeg een eetlepel azijn toe.
2. Mix nu het mengsel en voeg er geleidelijk aan enkele lepels fijne suiker aan toe.
3. Blijf mixen tot het mengsel stijf is, zodat je de kom ondersteboven kunt houden zonder er iets uitvalt.
4. Neem nu de kookplaat en leg hier bakpapier op.
5. Doe vervolgens het mengsel in een spuitzak en maak hiermee de gewenste vorm op het papier.
6. Gebruik je (hittebestendige) bekerglazen dan spuit je best het mengsel over het bekerglas, en gaat het zo de oven in.
7. De oven staat op 100 graden, en je kan zelf kiezen hoelang je de aërogel laat drogen. (ook afhankelijk van de grote van je vorm).

 

Uittesten van de aërogel(s)

1. Neem de schuim uit de oven en laat afkoelen.
2. Vervolgens neem je de twee bekerglazen en zet je 1 bekerglas in de afgekoelde vorm die je gemaakt hebt.
3. Vul nu beiden bekerglazen met heet water, en voeg aan ieder glas de thermometers toe.
4. Lees om de 5 minuten beiden thermometers af.
5. Bij welke van de bekerglazen blijft de warmte het best behouden?

 

Waarnemen

We zien duidelijk dat, het bekerglas waar de vorm rond zit, nog de hoogste temperatuur blijft behouden.

We zien duidelijk dat de Aërogel met de meeste suiker beter isoleert dan diegene met minder suiker. Als we kijken naar de metingen voor de isolatie op zich, zien we dat bekerglas 1 en 3 steeds een groot verschil hebben. Na ongeveer 30 minuten kunnen we waarnemen dat de temperatuur zelfs meer dan 15 graden verschilt! We kunnen dus vaststellen dat aërogels een goede isolatie bieden, en aërogels met meer suiker ( = bindmiddel) een nog sterkere isolatie vertonen.

REFLECTEREN

Wanneer men het vloeibare eiwit gaat mixen, ontstaan er uiterst kleine,dunwandige belletjes. Deze gaan zich in ketens aaneenrijgen en tenslotte tot ketenhopen samenklonteren: een gel. De gel wordt vervolgens in de oven gedaan en wordt zo door droging veranderd in een verlicht aërogel.

Wat is een aërogel?

Een aërogel is een uiterst poreus materiaal met een zeer geringe dichtheid. Aërogels hebben meerdere eigenschappen, en worden vandaag de dag vaak toegepast.
Ze zijn licht, stevig en poreus.Vanwege zijn hoge porositeit vormt aërogel een vaste stof met zeer hoge thermische isolerende eigenschappen. Zo wordt het vaak gebruikt als isolatiemiddel tussen bv. dubbele beglazing.

Besluit vanuit de proef (optimalisering):

We weten ondertussen dus dat aerogels zorgen voor isolatie. Wanneer we kijken naar de metingen zien we dat aërogels die beter gebonden zijn (meer suiker in ons geval) een betere isolatie vertonen. Dit komt doordat de luchtbellen die zich in ketens aaneenrijgen beter ketens zullen vormen, waardoor de gel meer ‘luchtig’ wordt.

Hierdoor is hij beter poreus en zal dus hogere isolerende eigenschappen vertonen.

Wat opvallend is, is wanneer we naar de luchtbellen kijken, we duidelijk zien dat de luchtbellen in bekerglas 2 (mindersuiker) kleiner zijn als die van bekerglas 3 (meer suiker). Dit doordat de suiker de lucht dus meer zal binden, waardoor er in bekerglas veel grotere luchtbellen aanwezig zullen zijn. Daarom ziet deze gel er doorgaans ook ‘droger’ uit, terwijl dat in werkelijkheid niet zo is (ven lang gestaan). In bekerglas 3 zijn veel kleinere luchtbellen aanwezig. Bekerglas 3 bevat ook veel meer luchtbellen in aantal, maar dit is minder zichtbaar doordat de bellen meer gebonden zijn. Wanneer je de gels met een fileermes (zonder tandjes) middendoor snijdt, en met een loep een kijkje neemt, zie je duidelijk het verschil tussen aantallen luchtbellen die aanwezig zijn, en de grootte hiervan.