Si bien el resumen que citó es una frase conveniente y fácil de entender, es una paráfrasis de otro artículo citado:

• Sun H., Xu Z., Gao C., "Aerogeles de carbono multifuncionales, ultraligeros, ensamblados sinérgicamente", Adv.Mater.25 (2013) 2554–2560.

El periódico dice:

La densidad se calculó por el peso del contenido sólido sin incluyendo el peso del aire atrapado dividido por el volumen de aerogel (la densidad medida en el vacío es idéntica a la del aire)

De hecho, las otras respuestas son correctas: el aire no se incluye en la densidad, presumiblemente para que los aerogeles se puedan comparar objetivamente (a pesar de que los que se encuentran en altitudes más altas y la humedad más baja se miden menos densos).

No son más livianos que el aire (o casi con certeza no lo son).La masa de $ 1 \, \ mathrm {m ^ 3} $ de dicho material, en el aire, es $ \ rho_mf_m + \ rho_a (1 - f_m) $ , donde $ \ rho_m $ es la densidad de la estructura, $ \ rho_a $ es la densidad del aire y $ f_m $ es la proporción del volumen total del material que es estructura en lugar de aire.Creo que $ f_m \ approx 0.002 $ para un aerogel típico.La densidad que están citando es entonces $ \ rho_m f_m $ .

Si se mide la densidad de un zepelín led enorme con un vacío en el interior (como se hace con los aerogeles; el aerogel más ligero hasta ahora es el aerografeno, con una densidad de aproximadamente el 13% del aire) esta densidad podría ser menor que el aire siel zepelín led es lo suficientemente grande.¿Te imaginas el zepelín led flotando cuando está lleno de aire?

Parece que están midiendo el peso al vacío.

De acuerdo, prueba esto.Pesa un vaso de precipitados de vidrio abierto.No solo contiene aire, tiene alrededor de 15 libras de aire por encima hasta la parte superior de la atmósfera.¿El peso del vaso incluye el peso del aire sobre él o dentro de él?No. La presión del aire es la misma en todos los lados y no cuenta.

Si pesa un globo que está lleno de aire, solo cuenta el aire que está bajo presión.

Por lo tanto, un aerogel puede ser principalmente un espacio vacío y el peso del aerogel en sí es muy bajo.Pero no es más liviano que el aire a menos que los espacios vacíos estén llenos de vacío.

Es más ligero que el aire que desplaza .

Sin embargo, no desplaza realmente al air.El aerogel es un espacio casi completamente vacío, y el aire puede ocupar los huecos en el aerogel.Por lo tanto, el aerogel, en el aire , es menos del doble de la densidad del aire solo.

Si intenta envolver el aerogel en plástico y succionar todo el aire, la fuerza considerable de 100 kPa seguramente colapsará el aerogel.Si el aerogel fuera lo suficientemente fuerte para prevenir eso, entonces sí, podrías construir aeronaves de espuma de esa manera.

Buena pregunta.Para este problema es bueno captar el radio de Wigner-Seitz - es el radio de una esfera cuyo volumen es igual al volumen medio por átomo en un sólido.El radio de Wigner se relaciona con la densidad de masa de la siguiente manera:

$$ r_ {w} = \ sqrt [\ Large {3} ~~~] {{\ frac {3M} {4 \ pi Z \ rho N_ {A}}}} $$

donde $ M $ es la masa molar, $ Z $ es la cantidad de electrones libres por átomo, $ \ rho $ es la densidad de masa y $ N_ {A} $ es el número de Avogadro.Entonces, cuando empaques átomos / moléculas de una manera escasa, el radio de Wigner aumentará y, por lo tanto, la densidad de masa del material disminuirá.Con esta metodología incluso se pueden realizar nanoestructuras compuestas de hierro u otros metales cuya densidad será menor que la del aire.Aquí no hay magia.