Постоянный рост концентрации углекислого газа (CO₂) в атмосфере вызывает серьезные климатические проблемы.

Чтобы снизить выбросы, ученые ищут способы улавливать CO₂ и улучшать теплоизоляцию. Один из перспективных материалов — аэрогели. Их пористая структура и химия поверхности позволяют одновременно и удерживать CO₂, и сохранять тепло.

Но есть сложность: аэрогели с метильными группами хорошо изолируют тепло, а с аминогруппами — эффективно захватывают CO₂.

Однако совместить эти свойства в одном материале трудно — группы слишком разные. Из-за этого растет стоимость производства, а гибкость применения снижается.

Китайские исследователи из Нанкинского технологического университета нашли решение. Они создали гибридный кремнеземный аэрогель, который стабильно работает при высокой влажности и температуре, одновременно улавливая CO₂ и сохраняя тепло.

Результаты опубликованы в издании Green Chemical Engineering.

Кремнеземный аэрогель — как многофункциональный инструмент, — объясняет профессор Сяодун Шэнь. — Его высокая пористость и площадь поверхности обеспечивают теплоизоляцию и способность поглощать газы. А если модифицировать поверхность нужными группами, можно придать ему дополнительные свойства.

Команда использовала простой и экологичный метод самокатализируемого золь-гель синтеза, смешав несколько компонентов.

Это позволило избежать закупорки пор, которая часто возникает при традиционных методах.

Мы подобрали состав так, чтобы сохранить высокую площадь поверхности и пористость, — говорит ведущий автор исследования Юн Конг. — В итоге аэрогель отлично улавливает CO₂ даже во влажных условиях и выдерживает температуры от -100 до 1300 °C.

Такой подход редко встречается в научной литературе.

Наша работа показывает, что совместить разные функциональные группы в одном аэрогеле можно, если правильно выбрать компоненты, — добавляет Конг. — Мы надеемся, что это вдохновит других ученых на создание новых материалов для борьбы с изменением климата.

Этот гибридный аэрогель может найти применение в:

• Промышленности — для улавливания CO₂ из дымовых газов без потери эффективности при высокой влажности.
• Строительстве — как теплоизоляционный материал для экстремальных условий (от арктических холодов до печей).
• Экологии — снижение затрат на производство, так как один материал заменяет два.

Исследование не учитывает долгосрочную стабильность аэрогеля при циклических нагрузках (например, многократных нагревах-охлаждениях). Также неясно, как поведет себя материал при контакте с агрессивными примесями в промышленных выбросах.

Ранее ученые создали эффективный водяной фильтр из графена.