هوا - ژل
هوا- ژِل يک مادّهٔ توليدي است که کم‌ترين چگالي را در ميان مواد جامد دارد. اين مادّه از يک ژل به دست مي‌آيد که در آن قسمت مايع ژل با گاز جايگزين مي‌شود. هواژل در فرهنگ عامه مردم تحت نام‌هاي ديگري هم‌چون دود منجمد، دود جامد، هواي جامد و يا دود آبي نيز شناخته مي‌شود که اين نام‌گذاري‌ها به دليل ظاهر شفاف و نيز نحوه پخش نور در اين ماده‌است.
هواژل، سبک‌ترين ماده جامد شناخته شده در جهان است که چگالي سبک‌ترين نمونه ساخته شده از آن، تنها سه برابر هواست. ويژگي‌هاي منحصربه‌فرد اين ماده آن را يکي از پرکاربردترين مواد به کار رفته در مأموريت‌هاي فضايي ساخته‌است. به عنوان نمونه، مسئولان ناسا از هواژل به منظور جلوگيري از يخ‌زدگي ربات مريخ‌نورد در شب‌هاي سياره بهرام استفاده کردند. هم‌چنين اين ماده براي گردآوري ذرات کيهاني در فضا بسيار مناسب است .
هواژل در حالي که بيشتر از هوا تشکيل شده ( 90% تا 99.8% ) جامد شفافي است که براي گرما و صوت هم عايق بسيار خوبي است ؛ چگالي آن تا 5 ميلي گرم بر سانتي متر مکعب است ، يعني حدود سه برابر چگالي هوا .
با اينکه هواژل ساختاري متخلخل دارد ، اما بر خلاف ساير مواد متخلخل که کدرند ، هواژل بسيار شفاف مي باشد و مي توان از پشت آن اجسام را مشاهده نمود !
به علت ساختار متخلخل داراي مساحتي بسيار زياد ، براي مثال يک تکه ي 28.35 گرمي از هواژل مساحتي خارجي به اندازه ي نزديک به مساحت شش زمين فوتبال دارد .
هواژل سيليسي عمده ترين هواژل ساخته شده مي باشد ، ولي آن را از بسياري از اکسيد هاي فلزي نيز مانند : آهن ، قلع ، آلومين ، اکسيد تيتانيم و اکسيد زيرکونيم و ... مي توان تهيه کرد .
در 20 سال گذشته کاربردهاي گوناگوني براي اين ماده‌ي جالب پيشنهاد شده :
1 . در توليد پنجره هاي ابر نا رسانا .
2 . به عنوان محافظ براي باتري ها ي خورشيد ي .
3 . عايق براي تأسيسات حرارتي .
4 . شيشه ، آينه و هم‌چنين عدسي‌هاي سبک و شفاف ( در دوربين‌ها و ... ) .
و اما هواژل چگونه ساخته مي شود ؟
اگر يک ماده‌ي ژل مانند. مانند ژله‌هاي خوردني در محيط بمانند ، پس از مدتي حجمشان کم مي شود ؛ به علت تبخير شدن مقدار کمي از آب آن‌ها .
اما با اين روش ( يعني خشک کردن تدريجي آب آن‌ها ) نمي‌توان هواژل تهيه کرد ؛ چون همراه با تبخير شدن آب ساختار ژل به هم مي‌ريزد ، علت اين امر نيروي کشش سطحي خيلي زياد آب است ، پس بايد به طريقي آب را از ساختار ژل خارج نمود بدون اينکه به ساختار آن صدمه اي وارد شود .
اين کار را با افزايش فشار محيط آزمايشگاهي انجام دادند . ساموئل کيستلر کاشف هواژل ابتدا اين ايده به ذهنش رسيد ؛ چون فشار‌هاي بيشتر از فشار بخار مايع ، باعث مي‌شود تا مايع در فشار بحراني خود به گاز تبديل شود.
اما قبل از تبديل آب فوق بحراني به گاز ( آب با دماي بيشتر از 100ْ و فشار بيشتر از 1 atm
( آتمسفر ) آب ساختار ژل را ( که در آزمايش کيستلر سيليسي بود .) در خود حل مي‌کرد .
پس او مجبور شد تا آب درون ژل را با يک مايع ديگر تعويض کند ، که مشکلات آب را ( حل کردن سيلس درون خود را در شرايط فوق بحراني ) نداشته باشد .
به اين صورت بود که نخستسن هواژل توسط ساموئل کيستلر ساخته شد .