レーザーエッチングと染料の組み込みによる美的強化シリカ・アエロゲル

シリカエアロゲルは、ナノ多孔性、高表面積、低熱伝導率を有する音響絶縁材料であり、スペースダストの収集から建築絶縁材^1、2までの幅広い用途で使用することができる。モノリシック形式で製造する場合、シリカエアロゲルは半透明であり、高絶縁窓^3、4、5を作るために使用することができます。

近年、レーザー彫刻システム^6,7を用いて表面にエッチングや切断することで、エアロゲルにバルク構造損傷を与えることなく、シリカエアロゲルの外観を変化させることができることが実証されました。これは、美的な改善、在庫情報の印刷、および加工エアロゲルモノリスをさまざまな形式にするのに役立ちます。フェムト秒レーザーは、エアロゲル^{8、9、10、11}の粗雑な「マイクロ加工」のために働くことを示されている。しかし、現在のプロトコルは、簡単なレーザー彫刻システムでエアロゲルの表面を変更する能力を示しています。その結果、このプロトコルは、芸術および技術コミュニティに広く適用されます。

また、エアロゲル化学前駆体混合物に染料を組み込み、色相の範囲で色素ドープエアロゲルを作ることもできます。この方法は、化学センサ^12、13、セレンコフ検出¹⁴を増強するために、純粋に審美的な理由のために製造するために使用されてきた。ここでは、審美的に心地よいエアロゲルを準備するための染料とレーザーエッチングの使用を実証します。

以下のセクションでは、大型シリカエアロゲルモノリスを作り、単石製剤を変更して、染料、エッチングテキスト、パターン、画像をエアロゲルモノリスの表面に組み込む手順、およびモザイクに組み立てる大きな染色モノリスから形状を切断する手順について説明します。