Исследователи Национального университета Тайваня описали способ создавать аэрогели, формируя их пористый каркас из полимера, оседающего из пара. Работа вышла 29 июля 2026 года в журнале Nature Communications. В лабораторных образцах учёные проверили добавки, газы и живые клетки. Вода в методе всё же используется: заготовки готовят на водной основе и замораживают.

Как лёд превращается в каркас

Замороженную заготовку помещают в условия низкого давления. Лёд переходит сразу в пар, минуя жидкую фазу, а молекулы полимера оседают на освободившемся месте и образуют пористую структуру. В отличие от традиционного изготовления аэрогелей, где используют жидкую химию и затем удаляют жидкость при сушке, здесь каркас формируется при сублимации и осаждении полимера из паровой фазы.

В структуру включали цинковые металлоорганические каркасы, оксиды металлов и другие добавки. В отдельных образцах находились живые клетки: исследователи наблюдали их жизнеспособность, образование сфероидов стволовыми клетками и дифференцировку. Сфероидом называют трёхмерное скопление клеток. Учёные также показали совместное культивирование разных типов клеток в одном образце.

Газонаполненные аэрогели удерживали аргон и углекислый газ, причём исследователи могли менять условия их адсорбции и высвобождения. Представим условную пористую губку с разными порами: в одних удерживается газ, а в других размещаются добавки. Это помогает понять устройство материала, но не означает, что он уже стал готовым средством хранения или доставки газа.

В отдельных лабораторных испытаниях композит с медью и диоксидом циркония в среднем на 20 дБ уменьшал отражение и проникновение звука в проверенном диапазоне частот. В другом тесте покрытие из теплопроводного аэрогеля сопровождалось снижением температуры устройства примерно на 12,6 °C, с разбросом 1,7 °C. Эти результаты относятся к конкретным испытаниям, а не к любому изделию с таким покрытием.

Для органических аэрогелей исследователи указали плотность около 0,004 г/см³, пористость 90–99% и площадь поверхности примерно 400–1300 м²/г. Измеренный модуль Юнга, показатель жёсткости материала при деформации, составил 182 МПа.

До промышленного производства ещё далеко: авторы проверяли лабораторные образцы. Обработка заготовок сантиметрового масштаба занимала до двух часов. Исследование не показывает, насколько стабильно можно выпускать крупные партии, какова будет производительность и оправдана ли стоимость процесса. Для ряда количественных результатов авторы приводят данные трёх независимых экспериментов.

Метод и результаты описаны в статье исследователей в Nature Communications. Подготовить собственную публикацию можно с помощью услуги по работе с научными статьями.

Схема лабораторного метода: водную заготовку замораживают, лёд удаляют сублимацией, а полимер из паровой фазы формирует пористый аэрогель.

Фото: Jessica Lewis 🦋 thepaintedsquare / Pexels