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世界上最轻的固体,比空气轻,能承受1400度以上的温度 。你知道是什么物质吗?
气凝胶——气凝胶是溶胶-凝胶法制备的一种纳米多孔固体材料,通过一定的干燥方法,气相可以取代液相 。气凝胶是世界上密度最低的固体 。密度3公斤/立方米 。通常使用的气凝胶是二氧化硅气凝胶,最早研制于1931年,1931年由美国研究员凯斯特勒和朋友打赌制造出来的 。气凝胶的种类很多,如硅、碳、硫、金属氧化物、金属等等 。
由于气凝胶密度极低,较轻的气凝胶每立方厘米只有0.16毫克,略低于空气密度,也被称为“冻结烟雾”或“蓝色烟雾” 。因为内部的粒子很小很小,小到纳米级,可见光通过气凝胶的散射比太阳光通过空气的散射要少 。所以它看起来像天空一样蓝 。由于气凝胶一般占空气的80%以上,因此具有很好的隔热效果,英寸厚的气凝胶相当于20-30片普通玻璃的隔热功能 。气凝胶也有助于空间探索,无论是在俄罗斯的“和平”空间站和美国的“火星探索者”探测器 。气凝胶在粒子物理实验中也被用来探测切伦科夫效应 。Cherenkov气凝胶计数器,位于贝尔实验加速器B介子厂高能探测器 。
大多数人可能都想不到气凝胶竟然是世界上最轻的固体,也被选为吉尼斯世界纪录 。这些新材料的密度只有每立方米3.55千克,仅为空气的2.75倍;我们平常用的干松木的密度为(500 kg/m3)是空气密度的140倍以上 。气凝胶这种物质看起来像固体烟雾,但它的成分看起来像玻璃 。
(JPL)开发了一种以纯硅为主要成分的新型气溶胶 。在制造过程中,将液态硅化合物与可快速蒸发的液体溶剂混合以形成凝胶,然后将凝胶干燥成类似于压力锅的装置,然后加热和压缩以形成结构 。非常简单 。这种新材料看起来易碎,但实际上非常的耐用,可以承受1400摄氏度的高温 。气溶胶的这些特性也在空间研究领域中得到了广泛的应用 。俄罗斯和平站和美国火星探测器使用的也是气凝胶材料 。美国宇航局开发的新型气溶胶被正式列入《吉尼斯世界纪录大全》,因为它的密度只有每立方厘米3毫克,是世界上固体含量最低的气溶胶之一 。
这种气溶胶是淡蓝色的,非常明亮,所以它被称为固体烟雾 。这种新型气溶胶是由美国宇航局喷气推进实验室的材料科学家斯蒂芬·琼斯博士研制的 。玻璃的主要成分是硅酸,但由于99.8%的空气,玻璃的密度为1000 。气凝胶看起来易碎,但它们非常坚固耐用 。它能承受质量自身一千倍的压力,然后在1200摄氏度高温下才能熔化 。此外,玻璃纤维的导热系数和折射率都很低,但是隔热性能最好 。玻璃纤维的强度是普通玻璃纤维的39倍 。由于这些特性,气凝胶已成为空间研究中不可或缺的材料,并已用作于俄罗斯和平空间站和火星探测器的隔热 。
目前商业领域有气凝胶材料制成的防寒服、隔热服、防弹衣等航天领域宇航服,航天探测器材等
气凝胶将在未来会继续使用,也会有更广泛的用途 。期待气凝胶在未来创造奇迹,给人类带来更多的便利和科技新革命 。
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